Фон Нейман архитектурасы: Нұсқалар арасындағы айырмашылық
Content deleted Content added
ш {{Суретсіз мақала}} үлгісін үстедім |
«Архитектура фон Неймана» бетінен аударылып түзілді |
||
1-жол:
[[Сурет:Архитектура_фон_Неймана.png|нобай|250x250 нүкте|Фон Нейман машинасының схемалық бейнесі ([[Компьютерлік жад|жады]], БҚ, АЛҚ, аккумулятор, енгізу-шығару)]]
'''Фон Нейман архитектурасы''' — кеңінен танымал командалар мен деректерді [[Компьютерлік жад|компьютер жадында]] бірлесіп сақтау принципі. Мұндай [[Компьютер|есептеу жүйелері]] жиі "фон Нейман машинасы" терминін білдіреді, алайда әрдайым осы ұғымдардың сәйкестігін білдірмейді. Жалпы жағдайда, фон Нейман сәулеті туралы айтқан кезде деректерді және нұсқаулықтарды бір жадтағы сақтау принципін көздейді.
== Терминінің пайда болу тарихы ==
Есептеуіш машиналардың сәулеті ілімінің негіздері туралы ғылымының негізін 1944 жылы фон Нейман, бірінші әлемде [[ENIAC|ЭНИАК]] шам компьютерін құруға қосылған кезде қалаған. [[ENIAC|ЭНИАК]] жұмыс процесі үстінде Пенсильвания университетіндегі "Мур нститутында" әріптестері Джон Уильям Мокли, Джон Экертмен<span class="noprint"> (''[[:en:J. Presper Eckert|ағыл.]]''</span><span class="noprint">)</span>, Герман Голдстайнмен және Артур Беркспен көптеген пікірталастар кезінде EDVAC атты неғұрлым жетілдірілген машиналар идеясы келді. EDVAC зерттеу жұмысы ЭНИАКты құрастырумен қатар жалғасты.
* Гарвард архитектурасы
1945 жылдың наурыз айында құжатта логикалық сәулет принциптері безендірілді, "EDVAC туралы бірінші есеп жобасы" деп аталатын — АҚШ Армиясының Баллистикалық Зертханасы үшін есеп, [[ENIAC|ЭНИАК]]<nowiki/>тың құрылысы және EDVACты әзірлеу осы мекеменің ақшасына жүзеге асырылды. Есеп, жай ғана сызбасы болғандықтан, жариялау үшін жарамады, тек топ ішінде тарату үшін арналды, алайда Герман Голдстайн — АҚШ Армиясы тарапынан жобаның кураторы — бұл ғылыми жұмысты көбейтті және оны кең ауқымды танысу үшін ғалымдарға жіберді. Құжатта жасату кезінде бірінші бетінде фон Нейман<ref name="von Neumann 1945">{{Cite web|author=[[Нейман, Джон фон|John von Neumann]]|title=First Draft of a Report on the EDVAC|year=30 июня 1945|publisher=University of Pennsylvania|url=https://sites.google.com/site/michaeldgodfrey/vonneumann/vnedvac.pdf?attredirects=0&d=1}}</ref> аты ғана болды, оқырмандарға құжат жалған әсер қалыптастастырды, барлық идеялар жазылған осы авторға ғана тиесілі ме деген сұрақ туындатты. Құжат оны оқығандарға, осындай EDVAC сияқты және осы архитектурамен өз компьютерлерін құрастырып алу үшін жеткілікті ақпарат берілді, осының нәтижесінде "фон Нейман архитектурасы" деп атала бастады.
Екінші Дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін және [[ENIAC|ЭНИАК]]<nowiki/>пен жұмыстарын аяқтағаннан кейін 1946 жылы ақпанда инженерлер мен ғалымдардың командасы ыдырады, Джон Мокли, Джон Экерт<span class="noprint"> (''[[:en:J. Presper Eckert|ағыл.]]''</span><span class="noprint">)</span> бизнеске және коммерциялық негізде компьютерлер жасауға ден қоюға шешім қабылдады. Фон Нейман, Голдстайн және Беркс Перспективалық зерттеулер институтына көшті, EDVAC сияқты "IAS-машинасы" компьютерін құру және оны ғылыми-зерттеулерін пайдалану туралы шешім қабылдады. 1946 жылдың маусым айында олар<ref>{{статья|автор=Юрий Полунов.|заглавие=Автора!!!|ссылка=http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=72606&phrase_id=204737|издание=PC Week/Russian Edition|год=2006|номер=20 (530)}}</ref><ref>{{книга|isbn=978-0-521-65168-4|автор=Cragon, H. G.|год=2000|заглавие=Computer Architecture and Implementation|издательство=Cambridge University Press|allpages=238|pages=2}}</ref> - есептеуіш машиналардың құру принциптері пікірлерін классикалық мақалаға айналған "Электронды-есептеуіш құрылғылардың логикалық конструкциясын алдын ала қарау"<span class="mw-ref" id="cite_ref-Goldstine.E2.80.941980.E2.80.94.E2.80.94255_4-0" rel="dc:references">[[#cite_note-Goldstine.E2.80.941980.E2.80.94.E2.80.94255-4|<span class="mw-reflink-text"><nowiki>[4]</nowiki></span>]]</span><span class="mw-ref" id="cite_ref-Goldstine.E2.80.941980.E2.80.94.E2.80.94255_4-0" rel="dc:references"></span><ref>{{книга|автор=Burks A. W., Goldstine H. H., Neumann J.|заглавие=Preliminary Discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument|место=Institute for Advanced Study, Princeton, N. J.|год=July 1946}}</ref><ref>{{книга|автор=Смирнов А. Д.|заглавие=Архитектура вычислительных систем : Учебное пособие для вузов|место=М.|издательство=Наука|год=1990|страниц=320|страницы=104|isbn=5-02-013997-1}}</ref>. Содан бері жарты ғасырдан астам уақыт өтті, бірақ онда ұсынылған ережелер өзінің өзектілігін бүгін күнге дейін сақтап келеді. Мақаласында сандарды ұсыну үшін екілік жүйені пайдалану сенімді негізделеді, ал бұдан бұрын барлық есептеуіш машиналарда сандар ондық жүйеде өңделетін. Авторлар техникалық іске асыруда екілік жүйенің артықшылықтарын, ыңғайлылығы және онда арифметикалық және логикалық операциялардың орындау қарапайымдылығын көрсетті. Одан әрі ЭЕМ-да сан емес ақпарат түрлері — мәтіндік, графикалық, дыбыстық және басқа да түрлері өңделетін болды, бірақ деректерді екілік кодтау әлі күнге дейін қазіргі заманда кез-келген компьютердің ақпараттық негізін құрайды.
Екілік кодпен жұмыс істеген машиналардан басқа, үштік машиналар да болған және бар. Үштіктердің екілік компьютерлер алдында бірқатар артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Артықшылықтарының арасында шапшаң (операцияларды қосу шамамен бір жарым есе жылдам орындалады) болуын атап өтуге болады, екілік және үштік логиканың болуы, бүтін сандарды белгісі бар симметриялық ұсыну (екілік логикада, не екі нөл (оң және теріс) орын алуы, не қарама-қарсы белгісі сан жұбы болмайды). Кемшіліктеріне — екілік машиналармен салыстырғанда іске асырудың аса күрделігі.
Тағы бір төңкерістік идея "сақталатын бағдарлама" принципі мәнісін асыра бағалау қиын. Бастапқыда бағдарлама арнайы коммутациялық панельдерде бөгеттерді орнату арқылы жүзеге асырылды. Бұл өте тұтынады уақыт айналысуына: мысалы, өзгерту үшін бағдарламаны машина ЭНИАК керек бірнеше күн, ал жеке есебі емес еді артық жалғасуы бірнеше минут істен шыққан шамдар, олардың саны өте көп. Алайда, бағдарлама, сондай-ақ сақталуы жиынтығы түріндегі бірліктер мен нөлдердің, әрі сол есте және онымен өңделетін сандар. Бағдарлама және деректер арасындағы айырманың үлкен болмау қағидаты есептеулер нәтижелеріне сәйкес ЭЕМ-ге өзі бағдарлама қалыптастыруға мүмкіндік берді.
Болуы берілген жиынтығының орындалатын командалар мен бағдарламаларды еді сипатты алғашқы компьютерлік жүйелер. Бүгін осындай дизайн қолданады оңайлату мақсатында конструкциясын есептеу құрылғылары. Мәселен, үстел [[Микрокалькулятор|калькуляторы]], негізінен, болып табылады құрылғыларымен тіркелген жиынтығы орындалатын бағдарламалар. Олардың үшін пайдалануға болады [[Математика|математикалық]] есептеулер, бірақ мүмкін емес дерлік қолдануға өңдеу үшін мәтінді және [[Компьютерлік ойын|компьютерлік ойындар]], көру үшін, графикалық суреттер немесе [[Бейнежазба|видео]]. Өзгерту орнатылған бағдарлама үшін осындай құрылғыларды талап етеді іс жүзінде оларды толық қайта жасау, және көп жағдайда мүмкін емес. Дегенмен, перепрограммирование ерте компьютерлік жүйелердің дегенмен орындады, алайда үлкен көлемін талап етті қолмен дайындау бойынша жұмыстар жаңа [[Бағдарлама жасақтамасын құжаттау|құжаттаманы]], перекоммутации және қайта құру блоктар мен құрылғылар және т. п.
Барлық өзгертті идеясы сақтаудың компьютерлік бағдарламаларды ортақ жад. Уақыты оның пайда болуы, пайдалану, сәулет, негізделген түстер жинағындағы орындалатын нұсқаулықтар, ұсыну және есептеу процесін ретінде процесін орындау нұсқаулықтар, жазылған, өте ұлғайтты икемділік есептеу жүйелерін жоспарында деректерді өңдеу. Бір көзқарас қарастыру және нұсқаулықтар жасады жеңіл өзгерту міндетін өздері.
== Фон Нейман принципі ==
; Жадтың біртектілік принципі
: Командалар мен деректер сақталады, белгілі бір жад және сыртқы жад неразличимы. Танымаса, тек тәсілі бойынша пайдалану; яғни бір мәні ұяшық жады ретінде де пайдаланылуы мүмкін деректер мен команда ретінде, және мекен-жайы ретінде қарай ғана тәсіліне жүгінуі. Бұл мүмкіндік береді бақылау командалары сол операциялар, бұл мен сандар, және, тиісінше, бірқатар мүмкіндіктер ашады. Мысалы, пайдаланылады өзгерте отырып, адрестік бөлігі-команданың қамтамасыз етуге болады жүгіну дәйекті элементтеріне массив деректер. Мұндай тәсіл деп аталады түрлендіру команда тұрғысынан қазіргі заманғы бағдарламалау емес құпталады. Астам пайдалы болып табылады басқа тергеу принципін біртектілігі, қашан команданың бір бағдарламаны алынуы мүмкін орындау нәтижесі ретінде басқа. Бұл мүмкіндік негізінде жатыр трансляция — мәтінді аудару бағдарламаның тілі жоғары деңгейдегі тілі нақты есептеуіш машиналар.
; Мекенжайлық принципі <span></span>
: Құрылымдық негізгі жады тұрады, нөмірленген ұяшықтар, әрі процессору еркін сәтінде қол жетімді кез келген ұяшық. Екілік кодтары командалар мен деректер бөлінеді бірлік ақпарат деп аталатын сөздермен сақталады ұяшықтарда, оларға қол жеткізу үшін пайдаланылады нөмірлері, тиісті ұяшықтар — мекен-жайлары.
; Бағдарламалық басқарудың принципі<span> </span>
: Барлық есептеулер көзделген алгоритміне шешу, түрінде ұсынылуы тиіс бағдарламаның тұратын реттілік басқарушылар сөздер — командалар. Әр команда міндеттейтін кейбір операция жиынтығы операцияларды іске асыратын есептеуіш машинаны. Команда бағдарламаның сақталады тізбектелген ұяшықтарында жад есептеу машинасының орындалады табиғи реттілік бар, олардың ережелері. Қажет болған жағдайда, арнайы әмірлердің көмегімен, бұл реттілігі өзгертілуі мүмкін. Өзгерту туралы шешімді орындау тәртібін командалары бағдарламасы қабылданады немесе нәтижелерін талдау негізінде алдыңғы есептеулер, не сөзсіз.
; Екілік кодтау принципі<span> </span>
: Осы қағидатқа сәйкес, барлық ақпарат ретінде деректер мен командалар кодталады екілік сандар 0 және 1. Әрбір ақпараттың түрі ұсынылады екілік-әрекеттердің және өзінің форматы. Дәйектілігі бит форматында, бар белгілі бір мәні, өрісі деп аталады. "Сандық ақпаратты әдетте бөледі өрісі белгінің өрісі значащих разрядтар. Форматында команда екіге бөлуге болады өріс: өріс кодын операциялар өрісі мекен-жайлары.
== Фон Нейман принциптерімен салынған компьютерлер ==
Жоспар бойынша, бірінші компьютер, салынған сәулет фон болуы тиіс еді EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) — бірі электрондық есептеуіш машиналар. Айырмашылығы-өзінің алдындағы мүшенің ЭНИАКа, бұл компьютер екілік, ондық. Және ЭНИАК, EDVAC әзірленді Институтында Мұра Пенсильванского Университетінің Зертхана үшін баллистикалық зерттеу (ағыл.) АҚШ армиясының командасы инженерлер мен ғалымдардың бастаған Джон Преспером Экертом (ағыл.) және Джон Уильям Мокли белсенді көмегімен математика] алайда, 1951 жылы EDVAC емес іске қосылды-техникалық қиындықтарды құру сенімді [[Компьютерлік жад|компьютерлік жады]] мен келіспеушіліктер тобы әзірлеушілер. Басқа да ғылыми-зерттеу институттары, танысып ЭНИАКом жобасымен және EDVAC, білді бұл проблемаларды шешуге әлдеқайда бұрын. Алғашқы компьютерлермен, іске асырылды негізгі ерекшеліктері сәулет фон Нейман болды:
# прототип — Манчестерлік кіші эксперименттік машина — Манчестер университеті, Ұлыбритания, 21 маусым, 1948 жыл;
# EDSAC — [[Кембридж университеті]], Ұлыбритания, 6 мамыр 1949 жыл;
# Манчестер Марк I — Манчестер университеті, Ұлыбритания, 1949 жыл;
# BINAC — АҚШ, сәуір, немесе тамыз 1949 жыл;
# CSIR Mk 1 — Аустралия, қараша 1949 жыл;
# EDVAC — АҚШ, тамыз 1949 ж. нақты іске 1952 жылы қосылды;
# CSIRAC — Аустралия, қараша 1949 жыл;
# SEAC — АҚШ, 1950 жылғы 9 мамыр;
# ORDVAC — АҚШ, қараша 1951 жыл;
# IAS-машина — АҚШ, 10 маусым 1952 жыл;
# MANIAC I — АҚШ, наурыз 1952 жыл;
# AVIDAC — АҚШ, 28 қаңтар 1953;
# ORACLE — АҚШ, соңында 1953 жылы;
# WEIZAC — Израиль, 1955 жыл;
# SILLIAC — Австралия, 4 шілде 1956 жыл.
Принциптері фон Нейманға жақын КСРО-да алғашқы толық электрондық есептеуіш машина, Лебедевпен салынған МЭСМ (УКСР ҒА Киев электротехника институтының негізінде), мемлекеттік қабылдау сынақтары 1951 жылдың желтоқсанында өткен.
'''Фон Нейман архитектурасы''' — кеңінен танымал командалар мен деректерді [[Компьютерлік жад|компьютер жадында]] бірлесіп сақтау принципі. Мұндай [[Компьютер|есептеу жүйелері]] жиі "фон Нейман машинасы" терминін білдіреді, алайда әрдайым осы ұғымдардың сәйкестігін білдірмейді. Жалпы жағдайда, фон Нейман сәулеті туралы айтқан кезде деректерді және нұсқаулықтарды бір жадтағы сақтау принципін көздейді.
== Фон Нейман сәулетінің тарлау жері ==
Бірлесіп пайдалану үшін шиналар жад бағдарламалар мен жад деректер әкеледі тар жеріндегі сәулет фон, атап айтқанда, шектеу [[Мәліметтерді жеткізу жылдамдығы|қабілеті]] арасындағы процессор және жады көлемімен салыстырғанда. Сонымен қатар, бұл жад бағдарламалар мен жад деректер қол жетімді емес болуы мүмкін бір уақытта, өткізу қабілеті арна "процессор-жады мен жылдамдығы жад айтарлықтай шектейді жұмыс жылдамдығы процессордың — әлдеқайда күшті қарағанда, егер бағдарлама және деректер сақталған түрлі орындарда. Себебі жылдамдық процессор мен жад көлемі артуын қарағанда әлдеқайда жылдам өткізу қабілеті, олардың арасындағы тар орын болды үлкен мәселе, маңыздылығы, оның өсіп отырады, жаңа ұрпақ процессорлар<span class="noprint">[[Категория:Википедия:Нет источников с сентября 2012]]
[[Категория:Википедия:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней]]
[[Категория:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)]]
<sup>[''көзі емес, көрсетілген 1505 күн'']</sup></span><span class="noprint"></span>; бұл проблема шешіледі жетілдірумен жүйелер интерфейс, ал бұл туындатады көптеген жаңа проблемаларды<sup>[''қандай?''</sup><sup>]</sup><sup></sup>
[[Категория:Википедия:Статьи, требующие конкретизации]]
.
"Термині тар орын сәулет фон Нейман" ввел Джон Бэкус 1977 өз дәрісінде "Можно ли босатуға бағдарламалау стильде фон Нейман?", ол оқып тапсыру кезінде оған Сыйлық Тьюринг<ref name="backus">{{cite journal|doi=10.1145/359576.359579|title=Can Programming Be Liberated from the von Neumann Style? A Functional Style and Its Algebra of Programs|last=Backus|first=John W.|authorlink=Бэкус, Джон|accessdate=2012-01-20}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.cs.utexas.edu/~EWD/transcriptions/EWD06xx/EWD692.html|title=E. W. Dijkstra Archive: A review of the 1977 Turing Award Lecture|accessdate=2008-07-11|first=Edsger W.|last=Dijkstra|authorlink=Дейкстра, Эдсгер Вибе}}</ref>
АҚШ пен Италиядан келген ғалымдар 2015 мәлімдеді құру туралы прототип мем-процессор (ағылшын memprocessor) ерекшеленетін фон-неймановской сәулетімен және оны пайдалану мүмкіндігін шешу үшін, NP-толық міндеттерді<ref>[http://lenta.ru/news/2015/07/07/memcomputing/ Создан прототип компьютера с отличной от фон-неймановской архитектурой.] </ref><ref>[http://www.techtimes.com/articles/66537/20150706/scientists-build-computer-works-more-human-brain.htm Scientists Build A Computer That Works More Like The Human Brain : SCIENCE : Tech Times]</ref><ref>[http://advances.sciencemag.org/content/1/6/e1500031 Memcomputing NP-complete problems in polynomial time using polynomial resources and collective states] / Science Advances 03 Jul 2015: Vol. 1, no. 6, e1500031 [[doi:10.1126/sciadv.1500031|DOI:10.1126/sciadv.1500031]]{{ref-en}}(англ.</ref>.
== Сондай-ақ, ==
* [//ru.wikipedia.org/wiki/Гарвардская_архитектура Гарвард архитектурасы]
== Әдебиет ==
* <span class="citation" id="CITEREFGoldstine1980">''Herman H. Goldstine.'' </span><span class="citation" id="CITEREFGoldstine1980">[http://books.google.co.jp/books?id=jCSpiVBH5W0C The Computer from Pascal to von Neumann]. — Принстон University Press, 1980. — 365 p. </span><span class="citation" id="CITEREFGoldstine1980">— ISBN 9780691023670.</span><span> </span>(ағыл.)
1945 жылдың наурыз айында құжатта логикалық сәулет принциптері безендірілді, "EDVAC туралы бірінші есеп жобасы" деп аталатын — АҚШ Армиясының Баллистикалық Зертханасы үшін есеп, [[ENIAC|ЭНИАК]]<nowiki/>тың құрылысы және EDVACты әзірлеу осы мекеменің ақшасына жүзеге асырылды. Есеп, жай ғана сызбасы болғандықтан, жариялау үшін жарамады, тек топ ішінде тарату үшін арналды, алайда Герман Голдстайн — АҚШ Армиясы тарапынан жобаның кураторы — бұл ғылыми жұмысты көбейтті және оны кең ауқымды танысу үшін ғалымдарға жіберді. Құжатта жасату кезінде бірінші бетінде фон Нейман<ref name="von Neumann 1945">{{Cite web|author=[[Нейман, Джон фон|John von Neumann]]|title=First Draft of a Report on the EDVAC|year=30 июня 1945|publisher=University of Pennsylvania|url=https://sites.google.com/site/michaeldgodfrey/vonneumann/vnedvac.pdf?attredirects=0&d=1}}</ref> аты ғана болды, оқырмандарға құжат жалған әсер қалыптастастырды, барлық идеялар жазылған осы авторға ғана тиесілі ме деген сұрақ туындатты. Құжат оны оқығандарға, осындай EDVAC сияқты және осы архитектурамен өз компьютерлерін құрастырып алу үшін жеткілікті ақпарат берілді, осының нәтижесінде "фон Нейман архитектурасы" деп атала бастады.
* <span class="citation" id="CITEREFAspray1990">''William Aspray.'' </span><span class="citation" id="CITEREFAspray1990">[http://books.google.co.jp/books?id=c5uDQgAACAAJ John von Neumann and the Origins of Modern Computing]. — MIT Press, 1990. — 394 p. </span><span class="citation" id="CITEREFAspray1990">— ISBN 0262011212.</span><span> </span>(ағыл.)
* <span class="citation" id="CITEREFMcCartney2001">''Scott McCartney.'' </span><span class="citation" id="CITEREFMcCartney2001">[http://books.google.com/books?id=GxMIAQAAMAAJ ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World ' s First Computer]. — Berkley Books, 2001. — 262 p. </span><span class="citation" id="CITEREFMcCartney2001">— ISBN 9780425176443.</span><span> </span>(ағыл.) — "фон Нейман сәулеті терминінің" шығу тарихы туралы айтылады
== Дереккөздер ==
{{примечания}}Екілік кодпен жұмыс істеген машиналардан басқа, үштік машиналар да болған және бар. Үштіктердің екілік компьютерлер алдында бірқатар артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Артықшылықтарының арасында шапшаң (операцияларды қосу шамамен бір жарым есе жылдам орындалады) болуын атап өтуге болады, екілік және үштік логиканың болуы, бүтін сандарды белгісі бар симметриялық ұсыну (екілік логикада, не екі нөл (оң және теріс) орын алуы, не қарама-қарсы белгісі сан жұбы болмайды). Кемшіліктеріне — екілік машиналармен салыстырғанда іске асырудың аса күрделігі.
| |||