폰 노이만 아키텍처 : 용어의 발생의 역사

아키텍처 폰 노이만의 컴퓨터 에드 박의 보고서는 "초안"에 1945 년, 수학자와 물리학 자 존 폰 노이만에 기술 된 방법에 따라 또한, 폰 노이만 모델, 또는 프린스턴 아키텍처로 알려진.

회로 아키텍처

보고서는 부분은 프로세싱 유닛으로 이루어진 이루어지는 전자 디지털 컴퓨터의 폰 노이만 아키텍쳐 다이어그램 설명 :

• 산술 논리 유닛;
• 프로세서의 레지스터들;
• 명령 레지스터와, 프로그램 카운터를 포함하는 제어부;
• 데이터를 저장하는 메모리;
• 외부 저장 장치;
• 입력 및 출력 메커니즘.

개발의 의미는 컴퓨터 정보에 저장된 정보들이 공통 버스를 공유하기 때문에 작업이 선택된 데이터가 동시에 재생되지 않을 수있는 프로그램을 사용할 수 있다는 사실에 구성되었다. 그것은 아키텍처해야 것에 대해 과학자의 생각을 설명하는 "초안"에 언급되어있다. 폰 노이만은 종종 시스템의 성능을 제한하는이 상황 "병목"라고.

폰 노이만 아키텍처의 원칙

디지털 컴퓨터 - 컴퓨터 프로그램 명령어, 데이터 읽기, 쓰기를 포함하고, 또한 랜덤 액세스 메모리 (RAM)를 포함하는 프로그램을 저장하는 단계를 포함한다. 존 폰 노이만에 의해 건축의 원리는 그의 작품에 설명 된 "첫 번째 프로젝트." 그의 말에 따르면, 프로그램 메모리에 저장되어있는 컴퓨터는 ENIAC과 같은 컴퓨터의 제어에 비해 개선되었다. 후자는 다양한 기능 블록들 사이의 데이터 및 제어 신호 라우팅의 결과로 스위치를 설정하고,이 패치를 삽입하여 프로그래밍 하였다. 메모리의 대부분에서이 방식으로 현대적인 컴퓨터에 사용됩니다. 따라서 컴퓨터 아키텍처 는 메인 및 캐시 메모리를 사용하지 않도록 폰 노이만은 하버드에서, 예를 들어 다르다.

선사 시대

첫 번째 컴퓨터는 고정 된 프로그램을 받았다. 일부 간단한 컴퓨터는 여전히이 디자인 단순성 또는 교육 목적으로 사용합니다. 예를 들어, 데스크탑 계산기는 고정 된 프로그램을 컴퓨터입니다. 그것은 수학의 기초 작업 할 수 있지만으로 사용할 수 없습니다 워드 프로세서 , 또는 게임 콘솔. 고정 컴퓨터 프로그램을 변경하는 것은 상기 장치의 재배, 재구성 또는 재구성을 필요로한다. 그들이 처음으로 과학적 목적을 위해 개발 된 바와 같이 초기의 컴퓨터는 너무 좁은하지 않았다. 재 프로그래밍은 훨씬 나중에 등장과 블록 다이어그램과 지폐 및 종료 상세한 디자인 때문에 힘든 과정이었다. 특히 어려운 실제 시스템 복구 채널의 현대화의 과정이었다. 그것은 ENIAC에 삼주 설치를 가지고 작동하도록 노력하고 있습니다.

새로운 아이디어

컴퓨터로 메모리에 프로그램을 저장, 모든 것이 바뀌었다. 메모리에 저장, 그들은 일련의 지침 디자인입니다. 이 기계가 즉시 계산을 수행하는 일련의 지침을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.

이러한 프로그램의 설계는 자기 수정 코드에 관한 것이다. 이러한 개체에 대한 최초의 식물 중 하나는 증가하거나 명령의 주소 부분을 변경하는 알고리즘이 필요했다. 그는 초기 설계에 수동으로 배치했다. 인덱스 레지스터와 간접적 인 존 폰 노이만 기계의 컴퓨터 아키텍처가 가지는 공통적 인 특징이되었다 주소를 지정할 때이 덜 중요하게되었다. 다른 용도 - 즉각적인 솔루션 명령의 흐름에 자주 사용되는 데이터를 삽입합니다. 그것을 이해하고 디버깅하는 것이 어렵 기 때문에 큰 정도 자기 수정 코드는 비판을 받아왔다. 또한, 그는 또한 최신 프로세서의 재생 및 캐싱 기법의 측면에서 효과가 입증.

전반적으로, 데이터로 지시 사항을 처리 할 수있는 능력 -이 자동화 된 프로그래밍 가능한 객체와 어셈블러, 컴파일러, 어셈블러, 로더와 다른 악기를 만드는 것입니다. 그래서 프로그램을 작성하는 프로그램을 작성하는, 말하자면. 작은 스케일에서, 이러한 현대 3D 그래픽 프리미티브의 비트 블리트 이미지 조작이나 픽셀 및 버텍스 셰이더로서 반복 강렬한 입출력 동작은, 사용자 장비없이 실행 비효율적 인 것으로 밝혀졌다.

개념의 개발은 프로그램 메모리에 저장

수학자 알란 터링, 캠브리지 대학의 맥스 뉴먼의 강의 후 수학적 논리의 문제에 관심을 가지고, 그것은 런던 수학 협회의 판에 발표 된 1936 년 기사를 썼다. 그것에서는, 그는 "범용 컴퓨팅 기계"라는, 지금은 보편적 인 튜링 기계로 알려져있는 가상 머신을 설명했다. 두 명령과 데이터, 생성 및 아키텍처를 포함, - 그녀는 (메모리 현대적인 용어로) 무한 저장을했다. 폰 노이만은 그가 캠브리지에서 객원 교수가 1935 년에 때 한 번에 튜링 알게하고,되었다 1,936에서 1,937 사이에서의 고급 연구에 대한 프린스턴 튜링 연구소 (뉴저지)에서 자신의 박사 학위 논문을 방어하는 과정이다.

독립적으로 펜실베니아 대학에서 전기 공학의 ENIAC 학교를 개발 한 지 프레스퍼 에커트와 Dzhon Mochli는 12 월 1943 년 메모리에 프로그램을 저장하는 기계의 개념에 대해 썼다. 새로운 기계의 에드 박을 계획 할 때, 커트는 금속 수은 지연을 사용하여 새 장치 주소 지정 가능 메모리의 데이터 및 프로그램을 저장하는 것 년 1 월 1944 년에 썼다. 그것은 메모리에 프로그램을 저장하는 연습 기계의 건설이 제안되었다 처음이다. 동시에, 그와 모클리는 튜링 (아래 그림)의 작품을 인식하지 않았다.

컴퓨터 아키텍처 : 폰 노이만 원리

폰 노이만은 계산의 엄청난 금액을 요구 로스 알 라모스 국립 연구소의 '맨해튼 프로젝트'에 참여했다. 그것은 1944 년 ENIAC의 여름 프로젝트에 그를 끌었다. 그곳에서 그는 개발 에드 박 컴퓨터의 논의에 합류했다. 이 그룹 내에서, 그는 커트와 모클리의 일을 기준으로 에드 박»에 "A 초안 보고서라는 제목의 논문을 썼다. 그의 동료 골드 스타 인은 (그런데, 커트와 모클리이 소식을 깜짝 놀라게했다) 폰 노이만과 함께 프로젝트를 배포 할 때 미완성이었다. 이 문서는 미국과 유럽에서 동료 폰 노이만의 수십 읽고 컴퓨터 개발의 다음 단계에 지대한 영향을 미쳤다있다.

튜링은 엔지니어링 및 프로그래밍에 자세히 설명되어있는 전자 계산기, 그녀의 보고서를 포함하는 동안 폰 노이만 아키텍처의 기본 원칙은에 명시된대로 "초안", 폭 넓은 인기를 얻었다. 그것은 진술 및 자동 컴퓨팅 엔진 (ACE) 호출 된 저자의 차를 제시하고있다. 그는 1946 년 영국 국립 물리 연구소의 집행위원회에 제시했다. 잠시 후 다양한 ACE 디자인도 성공적인 구현이 생산되었다.

프로젝트 시작

그리고 폰 노이만과 튜링 문서의 프로젝트는 메모리의 특정 프로그램을 저장 한 컴퓨터를 설명하지만, 기사 폰 노이만은 사회에서 큰 순환을 달성, 컴퓨터 아키텍처는 존 폰 노이만 아키텍처로 알려졌다.

1945 년, 그의 동료를 대신하여 발행 그는 처음 ENIAC이 지어진 필라델피아에있는 공과 대학에서 근무 교수 노이만은 디지털 컴퓨터의 논리적 설계에보고한다. 이 보고서는 이후 에드 박으로 알려진이 된 기계의 건설을위한 매우 상세한 제안을 제공합니다. 그녀는 최근에 미국에서 설립했다,하지만 보고서는 폰 노이만 EDSAC의 창조를 고무시켰다.

미치광이와 Joniacs

1947 년, 벅스, 골드 스타와 폰 노이만은 초당 20,000 작업까지 수행하기 위해, 아마도, 수, 매우 빠른 것으로 가정 된 자동차의 또 다른 유형 (이 시간 병렬)의 건설을 포함 다른 보고서를 발표했다. 그들은 그것의 구조에서 해결되지 않은 문제의 모든 내용을 즉시 사용할 수 있어야, 적절한 메모리의 개발이라고 지적했다. 첫째, 그들은 프린스턴 연구소에서 발명 된 SELECTRON라는 특수 진공관을 사용하는 제안했다. 이러한 튜브는 고가이며,이 아키텍처를 사용하는 경우 특히, 그들이 매우 어렵습니다. 폰 노이만은 이후 윌리엄스의 메모리를 기반으로 자동차를 구축하기로 결정했다. 프린스턴 유월 1952 년에 완성 된이 기계는 널리 알려진 MANIAC (또는 미치광이)이되었다. 그것의 디자인은 지금 미국에서 내장 만화 Johniacs라고되고있는 대여섯 개 이상의 유사 장치의 건설에 제작자에 의해 영감을받은 것입니다.

창조 원리

자동 전자 계산 기술의 개발 및 개선을 구현하는 가장 현대적인 디지털 컴퓨터 중 하나는 영국의 전기에서 생산 엔지니어의 숫자의 도움으로, 그것은 설계와 수학자, 엔지니어, 연구 엔지니어의 작은 그룹에 의해 만들어진 테 딩턴에있는 국립 물리 연구소에서 입증되었습니다 주식 회사 이 장비는 있지만 자동 컴퓨팅 엔진으로 알려진 훨씬 더 큰 식물의 프로토 타입으로, 실험실에서 아직도있다. 그러나, 800 열 이온 밸브의 상대적으로 작은 무게와 내용에도 불구하고, 그것은 매우 빠르고 다양한 계산 기계입니다.

기계를 사용하여 기본 개념과 추상적 인 원리 계산은 1936 년 같은 런던 수학 사회의 기초 박사 튜링에 의해 공식화하지만, 전쟁으로 지연되었습니다 영국에서 같은 컴퓨터에서 작동하고있다. 1945 년, 이러한 장치를 만드는 문제의 시험은 국립 물리 연구소 박사 Vormsli, 수학 연구소학과의 교육감에 계속했다. 그는 튜링 및 전문가의 그의 작은 팀에 합류하고, 1947 년 예비 계획에 특수 그룹의 설립을 정당화하기에 충분히 고급했다.

폰 노이만 아키텍처의 첫 번째 컴퓨터

첫 번째 프로젝트는 자신의 컴퓨터를 구축하기 위해 많은 대학과 기업에서 사용 된 기법을 설명합니다. 그 중 만 ILLIAC ORDVAC와 호환 명령 세트가 있습니다.

고전 폰 노이만 아키텍처는 프로그램 메모리 1948 년 6 월 21 일 보유하고있는 기기의 최초의 성공적인 출시를 만든 맨체스터 대학에서 아기 별명, 맨체스터 작은 실험 기계 (SSEM)에서 구현되었다.

캠브리지 EDSAC 대학이 최초의 실용적인 전자 컴퓨터 5 월 1949 년 성공적으로 처음 시작되었다.

생성 된 모델의 개발

IBM SSEC는 데이터로 지침을 고려해야 할 기회가 있었다 공개적으로 1948년 1월 27일을 입증했다. 이 기능은 미국 특허 단언한다. 그러나, 오히려 완전 전자보다 부분적으로 전기 기계이었다. 실제로, 지침 때문에 제한된 메모리의 종이 테이프에서 읽을 수 있었다.

아기 저장된 프로그램을 실행하는 최초의 완전 전자 컴퓨터이었다. 그것은 감안 프로그램 시작하고 두 숫자는 서로 소임을 표시하고 계산을 분할하는 단순한 계산 한 후 1948 년 6 월 21 52분 달렸다.

ENIAC은 읽기 전용의 원시적 인 컴퓨터로 작동하도록 수정하지만, 동일한 아키텍처에, 9 월 (16), 1948 입증되었으며, 아델 골드스타인의 출시는 폰 노이만의 도움으로 조직되었다.

그것은 9 월 1949 년까지 완료되지 않았더라도 BINAC는, 2 월, 3 월과 4 월 1949 년 몇 가지 테스트 프로그램을 보냈다. 또한, 테스트 실행은 아키텍처의 특징이다 (일부 성공) 다른 전자 컴퓨터, 수행되었다. 폰 노이만은, 그런데, 그리고 "맨하탄"프로젝트에 대한 작업을 계속했다. 즉 같은 다양한 사람입니다.

버스 시스템 아키텍처의 진화

수십 년을 통해 이미 60 년대와 70 년대에, 일반적으로 컴퓨터는 컴퓨터 아키텍처 폰 노이만을 겪었다 진화의 결과로, 빠른 작아지고있다. 예를 들어, 입력 및 출력 메모리의 표시 처리되는 시스템에 통합하는 방법은 각각의 장치의 데이터 및 명령어는 메모리에 남아 있도록. 버스 시스템은 작은 갖는 모듈 식 시스템을 제공하는데 사용될 수있다. 이것은 때때로 아키텍처의 "합리화"라고합니다. 이후 수십 년 동안, 때로는 간단한 마이크로 컨트롤러는 비용과 크기를 줄이기 위해 일반적인 모델의 일부 기능을 사용하지 않습니다. 그들은 성능을 향상시키기 위해 기능을 추가 한하지만 큰 컴퓨터는 기존의 아키텍처를 따릅니다.