|
2. KOMPYUTERLARNING KLASIK ARXITEKTURASI II VON NEUMAN PRINSIPLARI
Kompyuter arxitekturasi nazariyasining asosini taniqli amerikalik matematik Jon von Neyman qo'ydi. U 1944 yilda, uning dizayni tanlanganidan so'ng, dunyodagi birinchi quvurli kompyuter ENIACni yaratishga qo'shildi. Ish paytida, uning hamkasblari G. Goldshteyn va A. Berks bilan o'tkazilgan ko'plab munozaralarda fon Neyman printsipial jihatdan yangi kompyuter haqida fikr bildirdi. 1946 yilda olimlar "Elektron hisoblash moslamasining mantiqiy dizaynini oldindan ko'rib chiqish" klassik maqolasida kompyuterlarni qurish printsiplarini bayon qilishdi. O'shandan beri yarim asr o'tdi, lekin unda keltirilgan qoidalar bugungi kunda ham o'z ahamiyatini yo'qotmaydi.
Ilgari, barcha kompyuterlar qayta ishlangan raqamlarni kasr shaklida saqlagan. Mualliflar texnik amalga oshirish uchun ikkilik tizimning afzalliklarini, undagi arifmetik va mantiqiy amallarni bajarishning qulayligi va soddaligini ishonchli tarzda namoyish etishdi. Kelgusida kompyuterlar axborotning sonli bo'lmagan turlarini - matnli, grafikli, tovushli va boshqalarni qayta ishlay boshladilar, lekin ma'lumotlarni ikkilik kodlash hali ham har qanday zamonaviy kompyuterning axborot asosini tashkil qiladi.
Yana bir haqiqiy inqilobiy g'oya, uning ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin - bu Neyman taklif qilgan "saqlangan dastur" tamoyilidir. Dastlab, dastur maxsus patch panelga o'tish moslamalarini o'rnatish orqali o'rnatildi. Bu juda mashaqqatli vazifa edi: masalan, ENIAC mashinasining dasturini o'zgartirish uchun bir necha kun kerak bo'ldi (haqiqiy hisob bir necha daqiqadan oshmasligi mumkin edi - lampalar ishdan chiqqan). Neyman birinchi bo'lib, dasturni nol va birliklar to'plami sifatida va ishlov beradigan raqamlar bilan bir xil xotirada saqlash mumkinligini taxmin qilgan. Dastur va ma'lumotlar o'rtasida tub farqning yo'qligi hisob -kitoblar natijalariga muvofiq kompyuter uchun o'zi uchun dastur tuzishga imkon berdi.
Von Neyman nafaqat kompyuterning mantiqiy qurilmasining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki uning tuzilishini ham taklif qildi, u kompyuterlarning dastlabki ikki avlodi davomida qayta ishlab chiqarildi. Neymanning fikricha, asosiy bloklar - boshqaruv bloki (CU) va arifmetik mantiq birligi (ALU) (odatda markaziy protsessorga birlashtirilgan), xotira, tashqi xotira, kirish va chiqish qurilmalari. Bunday kompyuterning diagrammasi 2.1 -rasmda ko'rsatilgan. Oklar bilan qattiq chiziqlar axborot oqimining yo'nalishini, kesilgan chiziqlar protsessordan kompyuter tugunlarining qolgan qismiga nazorat signallarini ko'rsatadi.
2.1 -rasm - Von Neyman tamoyillari asosida qurilgan kompyuter arxitekturasi
Zamonaviy kompyuterlardagi boshqaruv bloki va arifmetik -mantiqiy birlik bir birlikka birlashtirilgan - bu protsessor, bu xotira va tashqi qurilmalardan keladigan ma'lumotlarni o'zgartiruvchi (bu xotiradan ko'rsatmalar olish, kodlash va dekodlash, har xil, shu jumladan arifmetikani bajarish) , operatsiyalar, kompyuter tugunlarining ishini muvofiqlashtirish). Xotira (xotira) ma'lumotni (ma'lumotlarni) va dasturlarni saqlaydi. Zamonaviy kompyuterlardagi saqlash qurilmasi "ko'p bosqichli" bo'lib, u tezkor ishlaydigan xotira (RAM) ni o'z ichiga oladi, u kompyuter to'g'ridan-to'g'ri ma'lum bir vaqtda ishlaydigan ma'lumotlarni va tashqi xotira qurilmalarini (OVC) RAMdan ancha katta hajmda saqlaydi, lekin ancha sekin kirish bilan. Xotira qurilmalarining tasnifi RAM va VZU bilan tugamaydi-ba'zi funktsiyalarni SRAM (super operativ xotira), ROM (faqat o'qish uchun xotira) va kompyuter xotirasining boshqa kichik turlari bajaradi.
Ta'riflangan sxema bo'yicha qurilgan kompyuterda buyruqlar ketma -ket xotiradan o'qiladi va bajariladi. Keyingi dastur buyrug'i olinadigan keyingi xotira katakchasining raqami (manzili) maxsus qurilma - boshqaruv blokining buyruq hisoblagichi bilan ko'rsatiladi. Uning mavjudligi ham ko'rib chiqilayotgan arxitekturaning o'ziga xos xususiyatlaridan biridir.
Von Neyman tomonidan ishlab chiqilgan hisoblash qurilmalari arxitekturasining asoslari shu qadar fundamental ediki, ular adabiyotda "fon Neyman arxitekturasi" deb nomlangan. Hozirgi kompyuterlarning aksariyati fon Neumann mashinalari. Istisno faqat parallel hisob -kitoblar uchun ma'lum turdagi tizimlar bo'lib, ularda ko'rsatgich hisoblagichi yo'q, o'zgaruvchining klassik kontseptsiyasi amalga oshirilmagan va klassik modeldan boshqa muhim farqlar mavjud (misollar - oqim va reduktorli kompyuterlar).
Ko'rinib turibdiki, axborotni qayta ishlash hisob -kitoblarga emas, balki mantiqiy xulosalarga asoslangan beshinchi avlod mashinalari g'oyasini ishlab chiqish natijasida von Neyman arxitekturasidan sezilarli burilish yuzaga keladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
