वन NEUMANN वास्तुकला: शब्द को घटना को इतिहास

आर्किटेक्चर वन NEUMANN को, पनि वन NEUMANN मोडेल, वा प्रिन्स्टन वास्तुकला रूपमा जानिन्छ, रिपोर्ट "पहिलो मस्यौदा" कम्प्युटर EDVAC को मा 1945, गणितज्ञ र भौतिक यूहन्ना वन NEUMANN मा वर्णन विधि आधारमा।

क्षेत्रीय वास्तुकला

रिपोर्ट वर्णन भागहरु, प्रसंस्करण एकाइहरु मिलेर शामिल संग इलेक्ट्रनिक डिजिटल कम्प्युटर को वन NEUMANN वास्तुकला रेखाचित्र:

• एक गणित तर्क एकाइ;
• प्रोसेसर को रजस्टर;
• नियन्त्रण एकाइ शामिल एक निर्देशन रजिस्टर र कार्यक्रम प्रति;
• डाटा भण्डारण लागि एक स्मृति;
• बाह्य भण्डारण उपकरणको;
• इनपुट र आउटपुट तंत्र।

विकास को अर्थ कम्प्युटर जानकारी भण्डारण गरिएका कुनै पनि जानकारी जसमा सञ्चालन, चयन गरिएको डाटा एकै समयमा, तिनीहरूले एक साधारण बस साझा किनभने प्ले गर्न सकिँदैन कार्यक्रम, प्रयोग गर्न सकिन्छ भन्ने तथ्यलाई मा शामिल थिए। यसलाई जो वास्तुकला हुनुपर्छ बारेमा बैज्ञानिक विचार वर्णन गर्दछ "पहिलो मस्यौदा", मा उल्लेख गरिएको छ। वन NEUMANN जो अक्सर सिस्टम को प्रदर्शन सीमित यो अवस्था "bottleneck", भनिन्छ।

वन NEUMANN वास्तुकला को सिद्धान्त

डिजिटल कम्प्युटर - एक कम्प्युटर, कार्यक्रम निर्देशन, डाटा पढाइ, लेखन comprises, र पनि अनियमित पहुँच स्मृति (राम) समावेश एक कार्यक्रम भण्डारण। जन वन NEUMANN द्वारा वास्तुकला को सिद्धान्त आफ्नो काम मा उल्लेखित "पहिलो परियोजना।" उहाँलाई अनुसार, कार्यक्रम स्मृति भण्डार कम्प्युटर जस्तै ENIAC रूपमा कम्प्युटर, को नियन्त्रण भन्दा एक सुधार थिए। उत्तरार्द्ध विभिन्न कार्यात्मक ब्लक बीच डाटा र नियन्त्रण संकेत अनुमार्गण परिणामस्वरूप स्विच सेट, र प्याच को सम्मिलन, द्वारा प्रोग्राम थियो। स्मृति को विशाल बहुमत मा पनि यसरी आधुनिक कम्प्युटर प्रयोग गरिएको छ। यसरी कम्प्युटरमा वास्तुकला वन NEUMANN फरक, उदाहरणका लागि, हार्वर्ड देखि, यो मुख्य र क्यास स्मृति प्रयोग गर्दैन भनेर हो।

प्रागितिहास

पहिलो कम्प्युटर एक स्थिर कार्यक्रम दिइएको थियो। केही धेरै सरल कम्प्युटर अझै पनि यो डिजाइन वा सादगी वा प्रशिक्षण उद्देश्यका लागि प्रयोग गर्नुहोस्। उदाहरणका लागि, एक डेस्कटप कैलकुलेटर पनि स्थिर कार्यक्रम एक कम्प्युटर छ। यो गणित को मूल कुराहरू काम गर्न सक्छन्, तर यो रूपमा प्रयोग गर्न सकिँदैन शब्द प्रोसेसर , वा खेल कन्सोल। तय मिसिन कार्यक्रम परिवर्तन rewiring, को उपकरण को पुनर्गठन वा reorganization आवश्यक छ। को पुराना कम्प्युटर तिनीहरूले पहिलो पटक र वैज्ञानिक उद्देश्यका लागि विकसित गरिएको छ रूपमा, त्यसैले साँघुरो थिएनन्। Reprogramming धेरै पछि देखा पर्नुभयो र यो ब्लक चित्र र बैंकनोट्स र अन्त्य विस्तृत डिजाइन देखि, एक laborious प्रक्रिया थियो। विशेष गरी कठिन शारीरिक मिसिन रिकभरी च्यानलहरूको आधुनिकीकरण प्रक्रिया थियो। यो ENIAC मा तीन हप्ता स्थापना लिन र काम गर्न प्रयास गर्न सक्छ।

नयाँ विचार

एक कम्प्यूटर संग, स्मृति मा एक कार्यक्रम भण्डारण, सबै कुरा परिवर्तन भयो। स्मृति भण्डार, तिनीहरूले निर्देशन को एक सेट संग डिजाइन हो। यो मेशिन तुरुन्तै गणना पूरा गर्न निर्देशन को एक सेट प्राप्त गर्न सक्छन् भन्ने हो।

यस्तो कार्यक्रम को डिजाइन को आत्म-परिमार्जन कोड सम्बन्धित। यस्तो वस्तु लागि पहिलो बिरुवाहरु को एक वा वृद्धि गर्न अन्यथा आदेशहरू को ठेगाना भाग परिवर्तन एक अल्गोरिदम लागि आवश्यक थियो। उहाँले प्रारम्भिक डिजाइन मा स्वयं राखिएको थियो। सूचकांक रजस्टर र अप्रत्यक्ष सम्बोधन यूहन्ना वन NEUMANN मिसिन को कम्प्युटर वास्तुकला द्वारा नजिकै साधारण विशेषताहरु भयो जब यो कम महत्त्वपूर्ण भयो। अन्य प्रयोगहरू - तत्काल समाधान संग आदेशहरू को धारा प्राय प्रयोग डाटा सम्मिलित। तर एउटा ठूलो हदसम्म गर्न आत्म-परिमार्जन कोड यसलाई बुझ्न र डिबग गर्न गाह्रो सामान्यतया किनभने आलोचना गरिएको छ। साथै, उहाँले पनि आधुनिक प्रोसेसर को प्रजनन र क्यास योजनाहरु को मामला मा अप्रभावी साबित भयो।

द्वारा र ठूलो, डाटा रूपमा निर्देशन व्यवहार गर्ने क्षमता - यो स्वचालित कार्यक्रम सम्भव वस्तुहरु assemblers, compilers, assemblers, लोडर र अन्य साधन बनाउँछ के छ। त्यसैले कार्यक्रम कार्यक्रम लेख्न भनेर लेख्न, बोल्न। सानो मात्रा मा, जस्तै आदिम BitBlt-छवि manipulations वा आधुनिक 3D-ग्राफिक्स मा पिक्सेल र भर्टेक्स shaders रूपमा दोहोरिने तीव्र इनपुट र आउटपुट सञ्चालन, प्रयोगकर्ता उपकरण बिना चलाउन अप्रभावी हुन पाइएको छ।

एक अवधारणा विकास कार्यक्रम स्मृति भण्डार

गणितज्ञ एलन Turing, एक गणितीय तर्क को समस्या मा क्याम्ब्रिज विश्वविद्यालयमा अधिकतम न्यूमैन गरेको लेक्चर पछि चासो थियो जो, 1936 मा एउटा लेख लेखे यो लन्डन गणितीय समाज को संस्करण मा प्रकाशित भएको थियो। यसलाई मा, त्यो एक काल्पनिक मिसिन, जो उहाँले "विश्वव्यापी गणनाको मिसिन" भनिन्छ, र जो अहिले विश्वव्यापी Turing मिसिन रूपमा जानिन्छ वर्णन गरे। सिर्जना गरिएको दुवै निर्देशन र डाटा, र वास्तुकला समावेश जो, - त्यो अनन्त भण्डारण (स्मृति आधुनिक शब्दावली मा) भएको थियो। उहाँले 1935 मा क्याम्ब्रिज मा एक गएर प्रोफेसर हुँदा वन NEUMANN एक समयमा Turing थाह भयो, र Turing 1936-1937 मा प्रिन्स्टन मा विकसित अध्ययन संस्थान (न्यू जर्सी) मा आफ्नो डक्टरेट प्रबंध रक्षा को पाठ्यक्रम मा।

स्वतन्त्र जी Presper Eckert र Dzhon Mochli, विश्वविद्यालय पेंसिल्वेनिया को मा विद्युत ईन्जिनियरिङ् ENIAC स्कूल विकास गर्ने, जो डिसेम्बर 1943 मा स्मृति मा कार्यक्रम भण्डारण गर्दछ मिसिन को अवधारणा, लेखे। नयाँ मिसिन, को EDVAC योजना बनाउँदा, Eckert जनवरी 1944 मा यस्तो लेखे यो धातु पारा ढिलाइ प्रयोग गरेर नयाँ उपकरण ठेगाना स्मृति मा डाटा र कार्यक्रम भण्डारण गर्नेछ। यो एक अभ्यास मिसिन स्मृति मा कार्यक्रम भण्डारण गर्दछ कि को निर्माण प्रस्तावित गरिएको छ पहिलो पटक थियो। एकै समयमा, त्यो र Mauchly छैन Turing (तल तस्विरमा) को काम थाह थियो।

कम्प्युटर आर्किटेक्चर: वन NEUMANN सिद्धान्त

वन NEUMANN को लसअलामोस मा राष्ट्रीय प्रयोगशाला मा "मैनहट्टन परियोजना", गणना को एक ठूलो रकम आवश्यक जो संलग्न थिए। यो 1944 ENIAC को गर्मी मा परियोजना उसलाई आकर्षित। त्यहाँ उहाँले विकास EDVAC कम्प्युटरमा छलफलहरू साथ दिए। यो समूह भित्र, उहाँले Eckert र Mauchly काम आधारित, "पहिलो मस्यौदा प्रतिवेदन हकदार मा EDVAC» कागज लेखे। आफ्नो सहकर्मी गोल्डस्टीन (खैर, Eckert र Mauchly यो समाचार स्तब्ध थिए) वन NEUMANN संग परियोजना वितरण गर्दा अधूरा थियो। यो कागजात अमेरिका र युरोप मा सहयोगिहरु वन NEUMANN दर्जनौं द्वारा पढ्न र कम्प्युटर विकास अर्को चरण मा एक गहिरो प्रभाव थियो गरिएको छ।

वन NEUMANN वास्तुकला को आधारभूत सिद्धान्तहरू, रूप मा बाहिर सेट "पहिलो मस्यौदा," व्यापक लोकप्रियता, Turing को ईन्जिनियरिङ् र कार्यक्रम मा विस्तृत वर्णन गरिएको छ जो इलेक्ट्रनिक कैलकुलेटर, मा उनको रिपोर्ट कवर गर्दा पाउनु भएको छ। यसलाई यसो र जो स्वचालित गणनामा इन्जिन (ऐस) भनिन्थ्यो लेखकको कार, को प्रस्तुति गरिएको छ। उहाँले 1946 मा ब्रिटिश राष्ट्रीय शारीरिक प्रयोगशाला को कार्यकारी समिति यसलाई प्रस्तुत। एक समय पछि विभिन्न ऐस डिजाइन को पनि सफल कार्यान्वयन उत्पादन थिए।

परियोजनाहरू सुरु

र वन NEUMANN र Turing कागजातहरू को परियोजना स्मृति मा भण्डारण विशिष्ट कार्यक्रम कम्प्युटरमा वर्णन, तर लेख वन NEUMANN समाज मा ठूलो परिसंचरण हासिल र कम्प्युटर वास्तुकला यूहन्ना वन NEUMANN वास्तुकला रूपमा चिनिन थाले।

1945 मा, प्रोफेसर NEUMANN, त्यसपछि ईन्जिनियरिङ् स्कूलमा उहाँले पहिलो ENIAC बनाइएको थियो जहाँ फिलाडेल्फिया, काम गर्ने, आफ्नो सहकर्मी तर्फबाट जारी डिजिटल कम्प्युटर को तार्किक डिजाइन मा रिपोर्ट। यो रिपोर्ट EDVAC रूपमा चिनिने देखि भएको छ जो मिसिन, को निर्माण को लागि एक एकदम विस्तृत प्रस्ताव प्रदान गर्दछ। त्यो मात्र हालै अमेरिका मा स्थापित भएको थियो, तर एक रिपोर्ट वन NEUMANN EDSAC सिर्जना प्रेरित गरेको छ।

Maniacs र Joniacs

1947 मा, Burks, गोल्डस्टीन र वन NEUMANN प्रति सेकेन्ड 20,000 सञ्चालन सम्म पूरा गर्न, अति छिटो सक्षम, सायद हुन मानिन्छ थियो जो कार अर्को प्रकार (यो समय समानान्तर), को निर्माण ढाकिएको जो अर्को रिपोर्ट प्रकाशित। तिनीहरूले यसलाई निर्माण मा नगरि समस्या जो सबै सामग्रीहरू तत्काल उपलब्ध हुनुपर्छ, उपयुक्त स्मृति को विकास भएको उल्लेख गरे। पहिलो, तिनीहरूले प्रिन्स्टन प्रयोगशाला मा आविष्कार गरिएको एक विशेष निर्वात ट्यूब, को Selectron भनिन्छ, प्रयोग गर्न प्रस्तावित। यस्तो ट्यूब महंगा छन्, र तपाईं यस वास्तुकला प्रयोग गर्दै विशेष गरी यदि तिनीहरूलाई धेरै गाह्रो बनाउन। वन NEUMANN पछि विलियम्स सम्झनामा आधारित एक कार निर्माण गर्ने निर्णय गरे। प्रिन्स्टन मा जुन 1952 मा पूरा भएको थियो जुन यस मिसिन, चारैतिर फैलियो Maniac (वा Maniacs) भएको छ। यसको डिजाइन अब अमेरिका निर्माण गरिएका छन् जो भइरहेको र हास्य Johniacs भनिन्छ आधा दर्जन वा बढी समान उपकरणहरू निर्माण मा निर्माताहरू प्रेरित छ।

सिर्जना सिद्धान्तहरू

सबैभन्दा आधुनिक डिजिटल कम्प्युटर को एक, स्वचालित विद्युतीय गणना को प्रविधी मा विकास र सुधार embodying को अंग्रेजी बिजुली देखि उत्पादन ईन्जिनियरहरु को एक नम्बर को सहायता संग, यो डिजाइन र गणितज्ञ, ईन्जिनियरहरु र अनुसन्धान ईन्जिनियरहरु को एक सानो समूह बनाइएको थियो जहाँ Teddington, मा राष्ट्रिय भौतिक प्रयोगशालामा प्रदर्शन गरिएको छ कम्पनी लिमिटेड उपकरण प्रयोगशाला मा अझै पनि छ, केवल स्वचालित गणनामा इन्जिन रूपमा जानिन्छ जो एक धेरै ठूलो बोट, एक प्रोटोटाइप रूपमा तर। तर, केवल 800 thermionic वाल्व को अपेक्षाकृत सानो वजन र सामग्री बावजुद, यो एक अति छिटो र बहुमुखी गणना मिसिन छ।

मिसिन प्रयोग आधारभूत अवधारणाहरु र अमूर्त सिद्धान्तहरू गणना 1936 मा नै लन्डन गणितीय समाज को आधारमा डा Turing द्वारा formulated गरिएको छ, तर युद्ध द्वारा ढिला भएको छ बेलायत मा यस्तो मिसिन मा काम। 1945 मा, जस्तै उपकरणहरू सिर्जना को समस्या को परीक्षा राष्ट्रिय भौतिक प्रयोगशालामा डा Vormsli, गणित प्रयोगशाला विभाग को अधीक्षक मा जारी राखे। उहाँले Turing र विशेषज्ञहरु को आफ्नो सानो टोली सामेल र 1947 प्रारम्भिक योजना गर्न पर्याप्त एक विशेष समूह को स्थापना सफाइ उन्नत थियो।

यस वन NEUMANN वास्तुकला पहिलो कम्प्युटर

पहिलो परियोजना आफ्नै कम्प्युटर निर्माण गर्न धेरै विश्वविद्यालय र निगमों द्वारा प्रयोग गरिएको छ कि एक योजना वर्णन गर्दछ। तिनीहरूलाई बीच मात्र ILLIAC ORDVAC र उपयुक्त निर्देशन सेट छ।

शास्त्रीय वन NEUMANN वास्तुकला कार्यक्रम स्मृति, 21 जुन 1948 धारण कि उपकरणको आफ्नो पहिलो सफल प्रक्षेपण गरे जो म्यान्चेस्टर को विश्वविद्यालय, मा बेबी उपनाम, म्यान्चेस्टर सानो प्रयोगात्मक मिसिन (SSEM) मा embodied थियो।

क्याम्ब्रिज को EDSAC विश्वविद्यालय, यस प्रकारको पहिलो व्यावहारिक विद्युतीय कम्प्युटर, मे 1949 मा पहिलो पटक सफलतापूर्वक शुरू भएको थियो।

को सिर्जना मोडेल विकास

आईबीएम SSEC डाटा रूपमा निर्देशनहरू विचार गर्न मौका पाएका थिए र सार्वजनिक रूपमा जनवरी 27, 1948 को प्रदर्शन गरिएको थियो। यो क्षमता अमेरिकी पैट मा affirmed छ। तर, यो बरु एक पूर्ण विद्युतीय भन्दा, आंशिक विद्युत मिसिन थियो। व्यवहार मा, निर्देशनहरू किनभने यसको सीमित स्मृति कागज टेप पढ्न थिए।

बच्चा को भण्डारण कार्यक्रम सञ्चालन गर्न पहिलो पूर्ण विद्युतीय कम्प्युटर थियो। यो फैक्टरिंग कार्यक्रम 52 मिनेट, 1948 जुन सुरु र जो दुई संख्या coprime छन् भनेर देखाउँछ गणना विभाजन एक सरल गणना पछि भाग्यो 21।

ENIAC पढ्ने मात्र-को लागि एक आदिम कम्प्युटर रूपमा काम गर्न परिमार्जन भएको थियो, तर एउटै वास्तुकला मा, र सेप्टेम्बर 16, 1948 द्वारा प्रदर्शन गरिएको छ, र अदेले गोल्डस्टीन कार्यक्रम को सुरुवात वन NEUMANN को मद्दतले संगठित।

BINAC हुनत यो सेप्टेम्बर 1949 सम्म पूरा भएको थिएन, फेब्रुअरी, मार्च र अप्रिल 1949 मा धेरै परीक्षण कार्यक्रम बिताए। साथै, परीक्षण रन आउट (केही सफल) अन्य इलेक्ट्रोनिक कम्प्युटर, आर्किटेक्चर को विशेषता छ जो लगे थिए। वन NEUMANN, खैर, र "मैनहट्टन" परियोजना मा काम जारी राखे। त्यो यस्तो बहुमुखी मानिसको।

बस सिस्टम वास्तुकला को विकास

दशकहरूमा मार्फत, पहिले नै 60s र 70s मा, सामान्य मा कम्प्युटर सानो छिटो, कम्प्युटर वास्तुकला वन NEUMANN भइरहेको छ कि एक विकास परिणामस्वरूप बन्न र छ। उदाहरणका लागि, आगत र उत्पादन स्मृति प्रदर्शन गर्ने सम्बन्धित उपकरणहरू, डाटा, र कसरी प्रशोधन गरिने प्रणाली भित्र एकीकृत गर्न निर्देशन, स्मृति रहन अनुमति दिन्छ। एक बस सिस्टम सानो एउटा मड्यूलर प्रणाली प्रदान गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो कहिलेकाहीं वास्तुकला को "rationalization" भनिन्छ। पछि दशकहरूमा, सरल microcontrollers कहिलेकाहीं लागत र आकार कम गर्न एक विशिष्ट मोडेल को केही सुविधाहरू प्रयोग नगर्नुहोस्। तर ठूलो कम्प्युटर तिनीहरूले प्रदर्शन सुधार गर्न सुविधाहरू थप गरेको छ को रूप मा, स्थापित वास्तुकला पालना गर्नुहोस्।