Правильный состав компьютерных блоков по фон Нейману

Обновлено: 25.11.2024

Современные компьютеры основаны на концепции хранимой программы, предложенной Джоном фон Нейманом. В этой концепции хранимой программы программы и данные хранятся в отдельной единице хранения, называемой памятью, и обрабатываются одинаково. Эта новая идея означала, что компьютер с такой архитектурой будет намного проще перепрограммировать.

Основная структура выглядит следующим образом:

Он также известен как компьютер IAS и состоит из трех основных блоков:

Центральный процессор (ЦП)
Блок основной памяти
Устройство ввода/вывода

Блок управления.
Блок управления (CU) обрабатывает все управляющие сигналы процессора. Он направляет все потоки ввода и вывода, извлекает код для инструкций и контролирует, как данные перемещаются по системе.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Арифметико-логическое устройство — это часть ЦП, которая выполняет все вычисления, которые могут потребоваться ЦП, например, вычисления. Сложение, вычитание, сравнение. Он выполняет логические операции, операции сдвига битов и арифметические операции.

Блок основной памяти (регистры) –
1. Накопитель: сохраняет результаты вычислений, выполненных АЛУ.
2. Счетчик программ (ПК): отслеживает расположение в памяти следующих инструкций, с которыми нужно работать. Затем ПК передает этот следующий адрес в регистр адреса памяти (MAR).
3. Регистр адреса памяти (MAR): в нем хранятся ячейки памяти инструкций, которые необходимо извлечь из памяти или сохранить в памяти.
4. Регистр данных памяти (MDR): в нем хранятся инструкции, извлеченные из памяти, или любые данные, которые должны быть переданы в память и сохранены в ней.
5. Регистр текущих инструкций (CIR): в нем хранятся последние извлеченные инструкции, пока он ожидает кодирования и выполнения.
6. Регистр буфера инструкций (IBR): инструкция, которая не должна выполняться немедленно, помещается в регистр буфера инструкций IBR.
Устройства ввода/вывода. Программа или данные считываются в основную память с устройства ввода или вторичного хранилища под управлением инструкции ввода ЦП. Устройства вывода используются для вывода информации с компьютера. Если какие-то результаты оцениваются компьютером и сохраняются в компьютере, то с помощью устройств вывода мы можем представить их пользователю.
Шины. Данные передаются из одной части компьютера в другую, соединяя все основные внутренние компоненты с ЦП и памятью с помощью шин. Типы:
1. Шина данных. Она передает данные между блоком памяти, устройствами ввода-вывода и процессором.
2. Адресная шина: по ней передается адрес данных (а не фактических данных) между памятью и процессором.
3. Шина управления: по ней передаются управляющие команды от ЦП (и сигналы состояния от других устройств) для контроля и координации всех действий внутри компьютера.

Узкое место фон Неймана.
Что бы мы ни делали для повышения производительности, мы не можем уйти от того факта, что инструкции можно выполнять только по одной и только последовательно. Оба эти фактора сдерживают компетентность центрального процессора. Это обычно называют «узким местом фон Неймана». Мы можем предоставить процессор фон Неймана с большим объемом кэш-памяти, оперативной памяти или более быстрыми компонентами, но если мы хотим получить первоначальный прирост производительности процессора, необходимо провести тщательную проверку конфигурации процессора.

Эта архитектура очень важна и используется в наших ПК и даже в суперкомпьютерах.

Модель фон Неймана — это компьютерная архитектура, предложенная Джоном фон Нейманом в 1946 году. Она состоит из пяти основных компонентов: памяти, блока обработки, блока управления, устройства ввода и устройства вывода. Идея состоит в том, что программные инструкции хранятся в памяти, а не передаются в компьютер во время выполнения.

Память

Память — это место, где хранятся инструкции и данные. Он содержит регистр адреса памяти (MAR) и регистр данных памяти (MDR). Чтобы прочитать из памяти, поместите адрес, с которого вы хотите прочитать, в MAR, и данные по этому адресу будут сохранены в MDR. Для записи в память поместите адрес в MAR, а данные в MDR и подтвердите сигнал Write Enabled.

Блок обработки

Блок обработки состоит из АЛУ и файла временных регистров. ALU используется для выполнения арифметических и логических операций. Размер слова — это размер элементов, обрабатываемых АЛУ. LC3 имеет размер слова 16 бит. Регистры используются для временного хранения. LC3 имеет восемь временных регистров (от R0 до R7).

Блок управления

Блок управления включает в себя программный счетчик, регистр инструкций и конечный автомат. Счетчик программ содержит адрес следующей инструкции.Регистр инструкций содержит содержимое текущей инструкции. Конечный автомат управляет всеми компонентами.

Устройства ввода/вывода

Примерами устройств ввода являются клавиатура, мышь и микрофон. Примерами устройств вывода являются монитор, принтер и динамик. Связанные регистры: KBDR и KBSR для клавиатуры и DDR и DSR для монитора.

Цикл инструкций

Цикл инструкции управляется блоком управления. В цикле есть шесть возможных фаз. FETCH — когда инструкция загружается. Адрес инструкции находится в программном счетчике, а содержимое инструкции хранится в регистре инструкций. Счетчик программы увеличивается во время фазы FETCH. Фаза DECODE выясняет, о чем инструкция. Для LC3 первые 4 бита — это код операции, определяющий операцию, а следующие 12 бит — операнд. Фаза EVALUATE ADDRESS вычисляет адрес памяти, который может быть задействован. Например, инструкция LDR должна вычислять адрес данных, добавляя смещение к значению, хранящемуся в регистре. Фаза FETCH OPERANDS получает операнды для инструкции. Они могут быть в адресе памяти, вычисленном на предыдущем этапе, или в файле регистров. Фаза EXECUTE выполняет инструкцию. Например, инструкция ADD складывает два числа с помощью ALU. Обратите внимание, что на этом этапе инструкции сохранения и загрузки ничего не делают. Наконец, на этапе STORE RESULT результат выполнения сохраняется в памяти или в регистрах.

Компьютерные системы фон Неймана состоят из трех основных строительных блоков:

центральный процессор (ЦП),

и устройства ввода/вывода (I/O).

Эти три компонента соединены вместе с помощью системной шины.

Наиболее важными элементами ЦП являются регистры: ими можно управлять напрямую с помощью компьютерной программы.

На следующей блок-схеме показаны основные взаимосвязи между компонентами ЦП:

2. Компоненты модели фон Неймана

Память: хранение информации (данные/программы)

Блок обработки: вычисление/обработка информации

Ввод: Средство ввода информации в компьютер. например клавиатура, мышь

Вывод: Средство получения информации из компьютера. например принтер, монитор

Блок управления: следит за тем, чтобы все остальные части выполняли свои задачи правильно и в нужное время.

Машина фон Неймана:

3. Связь между памятью и процессором

Связь между памятью и процессором состоит из двух регистров:

Регистр адреса памяти (MAR).

Регистр данных памяти (MDR).

Адрес местоположения помещается в MAR.

Память включена для чтения.

Значение помещается в MDR по памяти.

Адрес местоположения помещается в MAR.

Данные помещаются в MDR.

Сигнал разрешения записи подтвержден.

Значение в MDR записывается в указанное место.

4. Путь данных процессора

Аппаратные единицы, такие как АЛУ, регистры, память и т. д., связаны друг с другом в путь данных.

Поток битов по пути данных контролируется «воротами», которые позволяют битам проходить (включаться) или не проходить (выключаться) по пути данных.

Двоичные инструкции (1 = вкл.; 0 = выкл.), управляющие потоком, называются микроинструкциями.

5. Операции с памятью

Есть две ключевые операции с памятью:

fetch(адрес) возвращает значение без изменения значения, хранящегося по этому адресу.

store( address, value ) записывает новое значение в ячейку по заданному адресу.

Это тип памяти с произвольным доступом, что означает, что ЦП может получить доступ к любому значению массива в любое время (в отличие от последовательного доступа, как на ленте).

Такая память называется оперативной памятью (RAM).

Некоторая память является энергонезависимой или доступна только для чтения (ROM или постоянная память).

6. Понимание MAR и MDR

MAR означает регистр адреса памяти:

MAR подключен к адресной шине.

MAR – это "единственный способ" взаимодействия ЦП с адресной шиной .

Буфер с тремя состояниями между MAR и адресной шиной не позволяет MAR постоянно сбрасывать свой вывод на адресную шину.

MAR может содержать либо адрес инструкции, либо адрес данных.

7. Понимание MAR и MDR, продолжение

MDR означает регистр данных памяти.

MDR подключен к шине данных.

Данные могут передаваться в обоих направлениях: в память и из памяти,

поэтому MDR может загружать свои данные из

шина данных (для чтения данных)

один из регистров процессора (для хранения данных)

Схема 2-1 MUX выбирает вход из одного из двух.

Дополнительная информация: статья об архитектуре фон Неймана профессора Фабио Пеллачини, Дартмутский колледж, Нью-Гемпшир.

8. ALU, процессор

Процессор — это аппаратное обеспечение, реализующее арифметические и логические операции.

ALU расшифровывается как Арифметико-логическое устройство, способное выполнять

Размер входных величин АЛУ часто называют размером слова компьютера.

Сегодня многие процессоры имеют разрядность 32 и 64 бита.

Блок обработки также включает в себя набор регистров для временного хранения данных и адресации памяти.

9. ALU и длина слова

Размер величин, обрабатываемых АЛУ, равен разрядности компьютера.

Длина слова не влияет на то, что может вычислить компьютер.

Компьютер с меньшей длиной слова может выполнять те же вычисления, что и компьютер с большей длиной слова.

<р>. но это займет больше времени.

Например, чтобы добавить два 64-битных числа,

10. Блок управления

Управляет блоком прецессии.

Реализовано как FSM.

FSM руководит всей деятельностью.

Пошаговая прецессия на основе часов, цикл за циклом.

FSM контролируется

11. Блок управления, продолжение

Блок управления включает

Инструкция по регистрации IR

Instruction Pointier IP (он же Program Counter PC)

FSM выходы блока управления,

показаны пунктирными линиями, служат двум целям:

Управление обработкой, происходящей внутри ALU.

Разрешить управление воротами чтения/записи пути данных ЦП.

Демонстрация блока управления: cjumpcxx.exe ->
ЦП, память, сборка ->
Защищенная память.

12. Ввод/вывод

Контроллер ввода-вывода обеспечивает необходимый интерфейс для устройств ввода-вывода.

Заботится о низкоуровневых, зависящих от устройства деталях.

Обеспечивает необходимый интерфейс электрического сигнала.

13. Порты ввода/вывода

Точки интерфейса процессора и ввода-вывода для обмена данными называются портами ввода-вывода .

Два способа сопоставления портов ввода/вывода:

Ввод-вывод с отображением памяти:

Порты ввода-вывода сопоставляются с адресным пространством памяти.

Чтение/запись ввода-вывода аналогично чтению/записи памяти.

Может использовать инструкции чтения/записи памяти.

Motorola 68000 использует ввод-вывод с отображением памяти.

Изолированный ввод-вывод:

Отдельное адресное пространство ввода-вывода.

Процессоры Intel 80x86 поддерживают изолированный ввод-вывод.

Требуются специальные инструкции ввода-вывода, такие как IN и OUT в x86.

14. Входное/выходное адресное пространство

Pentium x86 обеспечивает 64 КБ адресного пространства ввода-вывода.

Комбинация не может превышать общего адресного пространства ввода-вывода, может иметь либо

32 тыс. 16-битных портов

16 тыс. 32-разрядных портов

Комбинация из них в общей сложности 64 КБ.

Инструкции ввода-вывода не проходят через сегментацию памяти или пейджинг.

Адрес ввода-вывода относится к физическому адресу ввода-вывода.

15. Консольный ввод/вывод в режиме защищенной памяти

Использование консоли в режиме защищенной памяти:

Вывод на консоль

Кодировка символов Ascii

Блок-схема компьютерной системы фон Неймана:

16. Обработка инструкций

Центральная идея модели фон Неймана заключается в том, что и программа, и данные хранятся в памяти компьютера:

Программа — это последовательность инструкций

Инструкция представляет собой двоичное кодирование операций и операндов:

Например, арифметическое выражение

-а + б * в

может быть вычислено программой с тремя машинными инструкциями

где NEG , IMUL , ADD — арифметические инструкции, AX, BX и CX — операнды.

Инструкции — это основные единицы обработки.

Инструкции выполняются под контролем блока управления.

17.Компоненты инструкций

Инструкция в памяти состоит из двух частей: кода операции и операндов.

Код операции определяет операцию, которую выполняет инструкция

Операнды — это объекты операции, такие как значения данных, регистры или адреса памяти.

Из-за разнообразия кодов операций и операндов инструкции могут занимать в памяти байты разного размера.

Инструкции без операндов могут иметь подразумеваемые операнды, которые не показаны явно.

18. Зачем изучать Intel x86 ISA?

Семейство процессоров Intel x86 обычно классифицируется как машина с архитектурой фон Неймана.

Самая распространенная ISA на рынке.

Коды операций имеют ноль или более операндов.

Инструкции и операнды имеют надежную поддержку типов данных.

Все ассемблеры x86 бесплатны, включая Microsoft Macro Assembler и MASM.

Полноэкранные 32-разрядные отладчики WinDbg, OllyDbg и MS Visual Studio.

19. Дизайн набора инструкций ЦП x86

Архитектура набора инструкций (ISA) — важная проблема проектирования для разработчиков ЦП:

кэши, конвейерная обработка, суперскалярная реализация могут быть добавлены в проект позже, но

Очень сложно изменить инструкции процессора в процессе производства и при написании программного обеспечения.

<р>. Инструкция LOOP на процессоре x86 практически не используется в современных высокопроизводительных программах.

Расширяемость — это большая проблема (прогнозирование будущих потребностей).

Устаревшая поддержка почти противоположна возможности расширения.

Каждая инструкция требует определенного количества транзисторов на кремниевом кристалле ЦП.

20. Набор инструкций процессора

В типичной архитектуре фон Неймана инструкции ЦП кодируются в виде числовых значений в памяти.

Программирование и проектирование набора инструкций — основная задача при проектировании ЦП.

Каждой инструкции нужен уникальный числовой код операции.

21. История IBM PC

Для начала разработайте простой набор инструкций и оставьте место для последующего расширения -

основная причина, по которой процессор x86 так популярен и долговечен.

Компания Intel начала с относительно простого ЦП и придумала, как расширить набор инструкций для включения новых функций.

IBM решила, что открытая документация — это хорошо.

IBM опубликовала Техническое справочное руководство по IBM PC, в котором содержится все, что инженеры знали об этой машине, что стало еще одной причиной успеха платформы IBM PC.

22. Раннее семейство процессоров x86

Intel представила микропроцессоры в 1969 году: 4-разрядный микропроцессор 4004.

8086 представлен в 1979 году.

20-битная адресная шина, 16-битная шина данных.

(8088 – менее дорогая версия.)

Можно адресовать до 4 сегментов по 64 КБ.

Именуется адресацией в реальном режиме.

По-прежнему полностью совместим с современными процессорами x86.

23. ЦП 8086 и 8088

8088, 8086 и 80286 — это 16-разрядные процессоры.

Внутренние регистры имеют размер 16 бит.

16-разрядная шина данных позволяет использовать EVEN и ALIGN на процессоре 8086 для выравнивания данных по словам и, таким образом, повышения эффективности обработки данных.

Адреса памяти в 8086 и 8088 относятся к фактическим физическим адресам.

8086 и 8088 имеют 20 адресных контактов, а для 1 мегабайта адресуемой памяти (которая представляет собой сегментированную память в реальном режиме, о которой речь пойдет ниже) требуются адреса размером 20 бит.

24. 80186 ЦП

Более быстрая версия 8086.

16-битная шина данных и 20-битная адресная шина.

Улучшенный набор инструкций.

25. 80286 ЦП

Введена адресация в защищенном режиме.

Расширены возможности защиты памяти с некоторыми инструкциями по управлению защищенным режимом.

24-битная адресная шина.

16 МБ адресного пространства.

Сегментация в защищенном режиме отличается от реального режима.

Позволяет операционной системе запускать несколько процессов одновременно.

80286 был минимальным для работы с Windows 3.1 и выше.

26. 80386 ЦП

80386 и многие его преемники являются 32-разрядными процессорами.

Внутренние регистры имеют размер 32 бита.

В отличие от своих предшественников, процессор 80386 может обрабатывать как 16-битные, так и 32-битные данные.

Поддерживает весь набор инструкций 80286.

Также добавлено несколько новых инструкций.

Программное обеспечение, написанное для 80286, работает на 80386 без изменений, но чип работает быстрее.

В 80386 реализовано множество новых функций аппаратного уровня, в том числе

сегментацию можно отключить (плоская модель).

поддержка нескольких виртуальных процессов 8086.

адресация до 4 гигабайт памяти.

специализированные регистры отладки.

27. 80386 ЦП, продолжение

32-разрядные операционные системы, такие как Windows NT, требуют процессора 80386 или выше.

В настоящее время все больше встраиваемых систем используют ЦП 80386.

устройства высокоскоростной передачи данных.

оборудование для высокоскоростного сбора данных.

Дисплеи кабины некоторых современных реактивных лайнеров используют 80386 в качестве контроллеров.

28. 80486 ЦП

Процессор 80486 — это усовершенствованная версия 80386 с

Конвейерная обработка инструкций обеспечивает возможность параллельного выполнения блоков декодирования и выполнения инструкций.

выполняет многие инструкции в 2-3 раза быстрее.

достигает скалярного выполнения 1 инструкции за такт.

Чип включает

математический сопроцессор для выполнения арифметических операций с плавающей запятой

8 килобайт кэш-памяти.

(Математический сопроцессор был отключен в варианте чипа под названием 80486SX.)

Полностью совместим с программным обеспечением 80386.

В более поздних версиях была реализована функция энергосбережения для ноутбуков.

29. Пентиум (Intel 80586)

Pentium был представлен в 1993 году, а затем

Pentium Pro в 1995 г.

Pentium II в 1997 г.

Pentium III в 1999 г.

Пентиум IV 2001.

Аналогичен 80486, но с 64-битной шиной данных.

Добавлен второй конвейер выполнения.

Суперскалярная производительность позволяет выполнять две инструкции за такт.

Двойной встроенный кэш-память уровня 1:

один 8 КБ для данных

еще 8 КБ для инструкций.

Добавлен прогноз ветвлений.

См. также: Руководства по Pentium

Плакат, демонстрирующий основы архитектуры фон Ньюмана. После внедрения компьютеры, разработанные с использованием архитектуры фон Неймана, можно было модифицировать и программировать, вводя инструкции в компьютерный код.

Архитектура фон Неймана помогла подготовить почву для современных вычислений благодаря фундаментальному способу перезаписи компьютеров. Когда они были впервые разработаны, компьютеры не были чем-то отдаленно напоминающим то, что мы считаем компьютером сегодня. Ранние компьютеры были предназначены для выполнения определенных задач и выполнения определенных функций, таких как математические. Их программирование было встроено в их конструкцию, а это означало, что «перепрограммировать» компьютер было просто невозможно: вместо этого компьютеры приходилось физически разбирать и переделывать.

Согласно заметкам фон Неймана, исходная архитектура сначала была набросана в виде диаграммы. Эта диаграмма работала как блок-схема, которая показывала, как данные будут вводиться, программироваться и храниться. Действительно, эта диаграмма особо не отличалась от блок-схем, которые ранее использовались программистами при создании компьютеров. Разница в том, что при реализации архитектура фон Неймана может использоваться для разных целей.

Это изменилось в результате появления модели фон Неймана. После внедрения компьютеры, разработанные с использованием архитектуры фон Неймана, можно было модифицировать и программировать, вводя инструкции в компьютерный код. Это позволило переписать функционирование компьютеров на основе разработки языка программирования. Кроме того, данные можно хранить, извлекать и делать доступными с помощью соответствующего использования устройства ввода, которое будет изменять информацию, хранящуюся в центральном процессоре устройства, а затем отображать ее на устройстве вывода.

Определение архитектуры фон Неймана первоначально относилось к конкретной предлагаемой архитектуре архитектуры компьютера, как было написано Джоном фон Нейманом в 1945 году. С тех пор это определение эволюционировало, чтобы относиться к определенным типам компьютеров. Одной из основных характеристик этих компьютеров является то, что их операции с данными и процессы извлечения инструментов могут выполняться одновременно, что было невозможно до внедрения архитектуры фон Неймана.

Как работает архитектура фон Неймана?

Крупный план процессора компьютерного чипа с печатной платой. Центральный процессор — одна из ключевых частей архитектуры фон Неймана.

Идея архитектуры фон Неймана на самом деле относительно проста для понимания, и ее можно разбить примерно на несколько частей. Ключевые характеристики включают в себя:

Устройство ввода

Устройство ввода — это буквально устройство, которое используется для ввода команд, данных или инструкций в компьютер. Наиболее распространенным примером является клавиатура, но она также может включать в себя мышь, шаровой манипулятор, микрофон, камеру и многое другое.

Центральный процессор

Центральный процессор, или ЦП, состоял из трех компонентов: блока управления, арифметико-логического блока и регистров. Затем ЦП будет взаимодействовать с модулем памяти.

Блок управления

Блок управления работает, как следует из его названия, управляя логическими блоками и предоставляя инструкции, с помощью которых эти логические блоки будут реагировать на инструкции программы. Это также даст инструкции о том, как должны взаимодействовать другие компоненты.

Арифметико-логическое устройство

Это устройство отвечало за арифметические и логические команды, контролируя, как эти операции будут работать.

Регистры

Регистры позволяли сохранять данные перед их обработкой. Было пять типов регистров для хранения данных: регистр адреса памяти, аккумулятор, регистр данных памяти, счетчик команд и регистр текущей инструкции. В этих разных регистрах будут храниться разные типы данных.

Блок памяти

ЦП может получить доступ к блоку памяти. Данные можно загружать в блок памяти и извлекать из него, что упрощает хранение и доступ к ним.

Устройство вывода

Устройства вывода — это устройства, которые в конечном итоге используются после завершения компьютерной программы. Мониторы и принтеры являются наиболее распространенными примерами, но динамики также могут быть устройствами вывода.

Кто создал архитектуру фон Неймана?

Как следует из названия, термин «Архитектура фон Неймана» был придуман Джоном фон Нейманом. Фон Нейман был еврейским ученым-компьютерщиком, бежавшим от нацистского режима в Европе. Фон Нейман работал с различными учеными-компьютерщиками и впервые встретился с Аланом Тьюрингом в середине 1930-х годов, когда он познакомился с идеями Тьюринга об изобретении компьютера, который можно было бы использовать для хранения данных. Как отмечается в биографии фон Неймана, это взаимодействие вдохновило архитектуру.

После работы над различными проектами, включая Манхэттенский проект, фон Нейман впервые столкнулся с ENAIC. ENAIC был одним из первых в мире программируемых компьютеров и мог выполнять несколько задач. Кроме того, он был полностью программируемым, а это означало, что в отличие от более распространенных компьютеров того времени он мог выполнять несколько задач.

Во время работы в Инженерной школе Мура в Филадельфии фон Нейман впервые написал отчет о предлагаемом цифровом дизайне компьютеров. В этом отчете фон Нейман изложит первую модель этих компьютеров. Эта модель предлагает, как должны работать компьютеры, чтобы их можно было программировать и перепрограммировать.

Эта архитектура также известна как Принстонская архитектура из-за связи фон Неймана с Принстоном.

Джон фон Нейман изложил первую модель компьютеров архитектуры фон Неймана. В этой модели предлагалось, как должны работать компьютеры, чтобы их можно было программировать и перепрограммировать.

Каковы приложения архитектуры фон Неймана?

Проще говоря, архитектура фон Неймана по-прежнему актуальна в современных компьютерах. Это по многим причинам. Во-первых, это делает компьютеры менее дорогими, поскольку одно и то же оборудование можно использовать для нескольких задач, что требует меньшего количества деталей. Это также делает компьютеры значительно быстрее и эффективнее.

Конечно, дизайн этой архитектуры значительно изменился с тех пор, как фон Нейман впервые разработал ее. Примеры этой эволюции включают более быстрые и меньшие детали и комбинированные шины для ввода и вывода. Все эти инновации сделали более быстрые компьютеры более доступными.

Примеры архитектуры фон Неймана в реальном мире

Примеры этой архитектуры по-прежнему актуальны и актуальны в реальном мире. Он также использовался во многих первых в мире больших компьютерах, включая ARC2, Manchester Baby и EDSAC. Действительно, множество этих ранних компьютеров использовали преимущества архитектуры фон Неймана, поскольку эта компьютерная архитектура была по существу основной формой, которую использовали компьютеры на заре своего существования.

Архитектура фон Неймана против архитектуры Гарварда

Помимо модели фон Неймана были разработаны и другие формы компьютерной архитектуры. Примечания к архитектуре Гарварда демонстрируют модель со ступицей и спицами, с блоком управления в центре.АЛУ, память инструкций, память данных и устройства ввода/вывода — все они попадают в блок управления.

С одной стороны, обе формы архитектуры задают способы обработки компьютерами данных и информации. Обе архитектуры работают с блоком управления в своих центрах и имеют память, которая вводит данные в блок управления и взаимодействует с ним.

Основное отличие состоит в том, что в этой архитектуре для памяти и программирования используется путь одноразового использования и единых данных (SISD). В Гарвардской архитектуре использовались отдельные пути. Данные также хранятся по-разному.

Полное руководство по архитектуре фон Неймана. Часто задаваемые вопросы (часто задаваемые вопросы)

Что подразумевается под архитектурой фон Неймана?

Архитектура фон Неймана создала бы модель, по которой работают современные компьютеры. и помогли подготовить почву для первых программируемых компьютеров. Он состоял из нескольких компонентов, которые при совместной работе могут хранить данные инструкций и программные данные в одной и той же памяти. В результате компьютеры могут работать быстрее и эффективнее.

Архитектура фон Неймана имеет много важных характеристик. Одним из таких примеров является SISD, что означает «Единая инструкция, единые данные». В SISD используются отдельные процессы. В частности, один процессор выполнял одну кодовую инструкцию, и это делается для работы с данными, хранящимися в одной памяти. Эволюция SISD сделала компьютеры гораздо более эффективными и программируемыми, поскольку они позволяли компьютерам выполнять несколько задач одновременно, тем самым устраняя узкие места в памяти и данных.

Каковы основные особенности архитектуры фон Неймана?

Основная особенность заключается в том, что компьютеры по существу работают с помощью блок-схемы. Во-первых, устройство ввода используется для ввода определенных данных или команд. Этот ввод может быть разнообразным, но чаще всего это ввод с клавиатуры. Затем этот ввод обрабатывается центральным процессором, который состоит из блока управления, логического блока и любого количества блоков регистров. Эта информация хранится в блоке памяти. Когда в компьютер вводятся правильные входные данные, запускается программа, и результаты этой программы затем можно просмотреть на устройстве вывода. Этим устройством вывода чаще всего является компьютерный монитор или принтер.

Что такое архитектура фон Неймана и почему она важна?

Архитектура фон Неймана на самом деле представляет собой блок-схему, которая помогла создать процессы и характеристики современных компьютеров.

Это важно, потому что оно непосредственно вдохновило на разработку будущих компьютеров. Раньше компьютеры приходилось физически разбирать и перепрограммировать, прежде чем они могли функционировать несколькими способами. Благодаря процессам, заложенным архитектурой фон Неймана, компьютеры можно было запрограммировать на выполнение определенных задач, и эта программа могла храниться в блоке памяти компьютера. Более того, позже компьютеры можно будет перепрограммировать для выполнения других задач.

Какие четыре части архитектуры фон Неймана?

Четыре части архитектуры фон Неймана – это устройство ввода, центральный процессор, блок памяти и устройство вывода.

Читайте также: