Von Neumann naqshadaha: taariikhda dhicitaanka muddada

Architecture- of von Neumann, sidoo kale loo yaqaan ee model von Neumann, ama naqshadda dhismaha Princeton, oo ku salaysan habka lagu sharaxay 1945, xisaab iyo jirka John von Neumann warbixinta "The qabyada ah marka hore" ee EDVAC computer ah.

naqshadaha Bannaanka

Warbixinta ayaa lagu tilmaamay jaantuska naqshadaha von Neumann of computer elektarooniga digital qaybo ka kooban cutubyo processing, oo ka kooban:

• unit macquulka ah xisaabta,
• diiwaanka ee processor ah;
• unit gacanta ku kooban diiwaanka edbinta ah iyo counter barnaamijka;
• xusuusta, waayo, kaydinta xogta;
• ah qalab kaydinta dibadda;
• iyo wixii soo baxayey habab.

Micnaha ay horumarka ka koobnaa ee xaqiiqda ah in macluumaad kasta oo ku kaydsan macluumaadka kombiyuutarka waxaa loo isticmaali karaa by barnaamijka, kaas oo qaliinka, xogta la soo xulay oo aan lagu ciyaari karaa waqti isku mid ah, maxaa yeelay, waxay wadaagaan bas caadi ah. Waxa la sheegay in ay "qabyada ah marka hore", kaas oo kuu sharaxaya fikirka saynisyahan oo ku saabsan waxa naqshadaha waa in ay. Von Neumann xaaladda this "bottleneck", taas oo inta badan ku xadidayaa waxqabadka nidaamka.

The mabaadiida naqshadaha von Neumann

computer Digital - computer ah, kaydinta barnaamij ka kooban tilmaamaha barnaamijka, reading xogta, qoraal ahaan, iyo sidoo kale waxaa ka mid ah helitaanka random xasuusta (RAM). Mabaadi'da Architecture by John von Neumann qeexan shuqulkiisa "mashruuca ugu horeeya." Sida laga soo xigtay isaga si, kombiyuutarada lagu kaydiyaa xasuusta barnaamijka ahaayeen horumar gacanta kombiyuutarada, sida ENIAC. Arintaan ayaa la qorsheeyay by dejinta shido, iyo galinta ee ka go'da, taasoo keentay in roonaadeen xogta iyo gacanta calaamadaha u dhexeeya blocks functional kala duwan. In tirada ugu badan ee xasuusta sidoo kale loo isticmaalaa by kombiyuutarada casri ah sidan. Sayidka naqshadaha computer von Neumann way ka duwan tahay, tusaale ahaan, ka Harvard, si aysan u isticmaasho xasuusta ugu weyn iyo khasnado.

prehistory

The kombiyuutarada marka hore la siiyey barnaamijka go'an. Qaar ka mid ah kombiyuutarada aad u fudud weli isticmaalaan design this ama ujeedooyin xog ama tababar. Tusaale ahaan, calculator desktop ah sidoo kale waa computer ah barnaamijka go'an. Waxaa la waxyaabaha aasaasiga ah ee xisaabta shaqeyn karaan, laakiin ma aha in loo isticmaali karaa sida processor eray , ama Console kulan. Beddelka Barnaamijka mashiinka go'an u baahan rewiring, Manhajkooda ama habeynta of qalab ah. The kombiyuutarada horrayn ma ay si cidhiidhi ah, sida ay ku la soo saaray markii ugu horeysay oo ujeedooyin cilmi ah. Reprogramming muuqday badan ka dib oo ay ahayd geedi socod caadi ah, tan iyo jaantus ku block iyo daabacaada lacag iyo soo afjaridda naqshado faahfaahsan. Gaar ahaan adag ahayd geeddi-socodka ah ee casriyeynta oo ka mid ah channels jirka kabashada mashiinka. Waxaa dhici karta in saddex toddobaad rakibo on ENIAC oo isku dayaya si ay u shaqeeyaan.

fikrad cusub

Iyada oo computer ah, kaydinta barnaamij ee xasuusta, wax walba oo bedelay. Kaydiyaa xasuusta, iyagu waa design la set oo ah tilmaamaha. Taas macnaheedu waa in mishiinka isla markiiba ka heli kartaa set oo ah tilmaamaha si ay u fuliyaan xisaabinta.

Qorshahaa waxa ka mid ah barnaamijyada sida la xidhiidha code is-bedelayaan ah. Mid ka mid ah dhirta ugu horeysay ee wax caynkaas ah loo baahan yahay, waayo, isku geynta ah in la kordhiyo ama haddii kale beddeli qayb cinwaanka amarrada. Waxa uu la saaray gacanta naqshadooda hore. Tanina waxa ay noqotay in ka yar muhiim ah marka diiwaanka index iyo si aan toos ahayn qabashada noqday astaamo u dhexeeya hantiyeen by naqshadaha computer ka mid ah mashiinada John von Neumann ah. Isticmaalada kale - in aad is geliso xogta si joogto ah loo isticmaalo in webigu ku ah amarrada xal degdeg ah. Laakiin code is-bedelayaan ilaa xad badan oo la dhaleeceeyay sababtoo ah waxaa sida caadiga ah waa adag tahay in la fahmo iyo Debug. Intaa waxaa dheer, waxa uu sidoo kale cadeeyay inuu yahay xumaada marka la eego nidaamyada taranka iyo caching of Processor casriga ah.

By waaweyn iyo, awood u leh inay ula dhaqmaan tilmaamaha sida xogta - taasi waa waxa ay ka dhigeysaa assemblers, compilers, assemblers, raraha iyo alaabtii kale ee la waxyaabaha suurto galka ah ee barnaamijyada iswada. Sidaas si la hadasho, si ay u qoraan barnaamijyada qoro barnaamijyada. On miisaan yar, hawlaha iyo wixii soo baxayey xooggan soo noqnoqda, sida manipulations BitBlt-image heer hoose ah ama pixel iyo vertex shaders ee casriga ah 3D-muuqaallo kale, ayaa lagu helay in ay natiijo la'aan in uu ordo oo aan qalabka user.

Horumarinta fikradda ah lagu kaydiyaa xasuusta barnaamijka

Xisaabyahan Alan Turing, kuwaas oo lahaa xiisaha ay u qabto dhibaatada macquulka xisaabta ka dib markii muxaadarooyin Max Newman ee Jaamacadda Cambridge, ku qoray maqaal ee 1936, waxaa la daabacay edition ee Xisaabeed London ee Society. In waxa, uu ku tilmaamay mashiinka khiyaali ah, kuwaas oo uu ugu yeeray "mashiinka Kombuyuutarada universal", oo taas oo hadda loo yaqaan a mashiinka Turing universal. Waxay lahaa kaydinta aan la koobi karayn (ee eraybixinta casriga ah - xasuusta), oo ay ku qoran labada tilmaamaha iyo xogta, taas oo la abuuray iyo Architecture. Von Neumann noqday ogyahay Turing waqti markii uu ahaa professor a booqanaya at Cambridge ee 1935, iyo in koorsada of daafacaayo PhD at Machadka Turing for Study Advanced in Princeton (New Jersey) ee 1936-1937.

Si madaxbannaan Ji Presper Eckert iyo Dzhon Mochli, kaas oo horumariyey ENIAC School of Electrical Engineering ee Jaamacadda Pennsylvania, ku qoray oo ku saabsan fikradda ah mishiinka, oo qabaneysa barnaamijka ku xasuusta in December 1943. Marka la qorshaynayo makiinad cusub, EDVAC ah, Eckert qoray January 1944 in ay ku urursan doonaa xogta iyo barnaamijyada qalab xasuusta addressable cusub la isticmaalayo dib u dhac mercury macdan ah. Waxa ay ahayd markii ugu horeysay ee dhismaha mashiinka kuwa kaydiya barnaamijka ee xusuusta ayaa la soo jeediyey. Isla mar ahaantaana, isaga iyo Mauchly kuwo aan ogayn shaqada ee Turing (hoos ku sawiran).

naqshadaha Computer: Von Neumann mabda '

Von Neumann ku lug ee "Manhattan Project" ee Laboratory Qaranka ee Los Alamos, taas oo loo baahan yahay tiro aad u badan oo ah xisaabinta. Waxaa isaga soo jiitay in mashruuca xagaagii 1944 ENIAC. Waxaa uu ku soo biiray wada hadal ku saabsan computer EDVAC horumarinta. kooxdan gudahood, uu ku qoray warqad ah xaq "Warbixin qabyo first on EDVAC ah», ku salaysan shaqada ee Eckert iyo Mauchly. Waxa ay ahayd markii diiqid saaxiibkii Goldstein mashruuca loo qaybiyey la von Neumann (jidka ag fadhida, Eckert iyo Mauchly ayaa la yaabay wararka this). Qoraalkan waxa loo akhriyey by daraasiin asxaabteena von Neumann in America iyo Europe oo saameyn qoto dheer ku marxalada labaad ee horumarinta computer.

The mabaadiida aasaasiga ah ee naqshadaha von Neumann, sida ku cad ee "qabyada ugu horeysay," helay taageero ballaaran, halka Turing hagoogatay warbixin on xisaabiyaha electronic, taas oo lagu tilmaamay faahfaahsan ee injineernimada iyo barnaamijyada. Waxaa la soo sheegay iyo soo bandhigga gaariga qoraaga, taasoo la odhan jiray barashada Kombiyuutarka Automatic ah Engine (ACE). Waxa uu u soo bandhigay guddiga fulinta ee British National Physical Laboratory ee 1946. Muddo ka dib xitaa hirgelinta guul ah naqshado ACE kala duwan ayaa la soo saaray.

Bilow mashaariic

Oo mashruuca dukumentiyada von Neumann iyo Turing qeexayaa computer ah kaydinta xasuusta barnaamijka gaar ah, laakiin maqaalka Von Neumann gaaray wareegga weyn ee bulshada, iyo naqshadaha computer noqday kuwa loo yaqaan naqshadaha John von Neumann.

In 1945, Professor Neumann, oo markaas ka shaqeeyey dugsiga injineernimada ee Philadelphia, halkaas oo uu ugu horeeyay ENIAC la dhisay, soo saaray oo ka wakiil ah asxaabta uu warbixina ka soo saaraan design ee macquul ah kombiyuutarada digital. Warbixintu waxay bixisaa soo jeedinta si caddaalad ah oo faahfaahsan dhismaha ee mashiinka, taas ayaa tan iyo markii uu noqday yaqaan EDVAC ah. Waxay kaliya oo dhawaan la aasaasay ee America, laakiin warbixin ayaa u waxyoonay abuurka Neumann von ku EDSAC.

Maniacs iyo Joniacs

In 1947, Burks, Goldstein iyo von Neumann daabacay warbixin kale oo daboolay dhismaha nooc kale oo gaariga (waqti isku midka ah), kaas oo ahaa inay ahaato mid aad u dhakhso ah, oo awood u leh, laga yaabee, in ay kor u qaadaan si ay u 20,000 hawlgallada per labaad. Waxay xustay in dhibaatada la xallin ee dhismaha waxay ahayd horumarinta ee xasuusta ku habboon, oo dhan ka kooban yahay oo waa in ay ahaadaan isla markiiba heli karaa. Marka hore, waxay la soo jeediyay in la isticmaalo tuubo gaar ah vacuum, loo yaqaan Selectron ah, kaas oo la been abuurtay at shaybaarka Princeton ah. tuubooyinka noocan oo kale ah waa qaali, oo waxaan ka dhigi aad u adag, gaar ahaan haddii aad isticmaalayso naqshadaha this. Von Neumann keentay inuu go'aansado inuu dhiso baabuur ku salaysan xasuusta Williams ayaa. Mashiinka Tani, taas oo lagu soo dhamaystay June 1952 at Princeton, waxa uu noqday nin xukun si weyn loo yaqaan (ama Maniacs). Its design yahay waxyiga abuuray on dhismaha badhkiis darsin ama qalab dheeraad ah oo la mid ah, kuwaas oo hadda la dhisay America oo u yeedhay Johniacs maadda ah.

mabaadi'da abuurka

Mid ka mid ah ugu kombiyuutarada digital casriga ah, embodying horumarinta iyo horumarka farsamo ee xisaabinta elektaroonik ah si toos ah ayaa loo soo bandhigay ee National Physical Laboratory ee Teddington, halkaas oo loo qorsheeyay oo la dhisay by koox yar oo xisaabyahannada, injineero iyo injineerada cilmi, iyadoo ay kaalmo ka mid ah tiro ka mid ah injineerada-soo-saarka ka Electric Ingiriisi ah Company Ltd. Qalabka weli waa in shaybaarka, laakiin kaliya sidii noocooda ah warshad aad u balaaran, oo loo yaqaan barashada Kombiyuutarka Automatic ah Engine. Laakiin, inkastoo uu miisaankiisu yar iyo content of kaliya 800 filtarka thermionic, waa mashiinka ah tirinta aad u degdeg ah iyo boosaska.

fikradaha aasaasiga ah iyo mabaadiida la taaban karin xisaab isticmaalidda mishiinada ayaa la diyaariyey by Dr. Turing ku salaysan isla London Xisaabeed Society in 1936, laakiin shaqeeyaan mashiinada sida UK ayaa dib loo dhigay by dagaalka. In 1945, baaritaanka dhibaatooyinka abuuraya qalabka sida sii at Dr. National Physical Laboratory ku Vormsli, Kormeeraha Guud ee Waaxda Xisaabaadka Laboratory. Waxa uu ku biiray Turing iyo kooxdiisa yar oo khubaro, iyo qorshaynta hordhaca ah ee 1947 wuxuu ahaa ku filan sare si ay ugu qiil la dhisay koox gaar ah.

The kombiyuutarada ugu horeysay ku naqshadaha von Neumann

Mashruuca ayaa hore waxay sharxaysaa nidaamka ah in badan ayaa la isticmaalay by jaamacadaha iyo shirkadaha badan si ay u dhisaan kombiyuutarada iyaga u gaar ah. iyaga ka mid ah, oo kaliya ILLIAC ORDVAC oo ay leeyihiin nooc edbinta socon.

Qadiimiga ah naqshadaha von Neumann waxaa soo bixitaankii Manchester mashiinka tijaabo yar (SSEM), naaneeso Baby ee Jaamacadda Manchester, taas oo ka dhigtay la bilaabay marka hore guul of qalab ah in uu haystaa xasuusta barnaamijka, 21 June 1948.

EDSAC University of Cambridge, computer ugu horeysay ee wax ku ool ah oo elektaroonig ah oo noocan oo kale ah, ayaa si guul leh bilaabay markii ugu horeysay ee May 1949.

Horumarinta ee ku dayashada abuuray

IBM SSEC fursad u helay inaan ka fiirsan tilmaamaha sida xogta iyo waxaa si cad u soo bandhigay January 27, 1948. awoodda Tan waxaa lagu adkeeyey in US Pat. Si kastaba ha ahaatee, waxa uu ahaa mashiinka qayb korontada, halkii ay si buuxda u electronic. In dhaqanka, tilmaamaha lagu akhriyey ka cajalad warqad sababta oo ah xasuusta ku koobnayn.

Baby ahaa computer ugu horeeyay ee si buuxda elektaroonik ah in ay sii wadaan barnaamijyada lagu kaydiyaa. Waxaa barnaamijka saaritaanka orday 52 daqiiqo, 21 June 1948 ka dib markii laga bilaabo iyo xisaab fudud qaybinaya xisaabinta taas oo muujinaysa in labada tiro coprime yihiin.

ENIAC ahaa modified in ay ka shaqeeyaan sidii computer ah heer hoose for akhriyo keliya, laakiin naqshadda dhismaha la mid ah, waxaana lagu soo bandhigay by September 16, 1948, oo la bilaabay barnaamijka Adele Goldstein abaabulan oo gargaar ka von Neumann.

BINAC qaatay dhawr barnaamij tijaabo ee February, March iyo April 1949, inkasta oo aan la dhamaystiro ilaa September 1949. Intaa waxaa dheer, orod imtixaanka lagu fuliyay (qaar ka mid ah guul) kombiyuutarada kale ee elektaroonigga ah, taas oo caan ku Architecture. Von Neumann, iyadoo jidka ag fadhida, oo sii waday in ay ka shaqeeyaan mashruuca "Manhattan". Taasi waa sida nin oo isu.

Evolution ee naqshadda dhismaha nidaamka baska

Iyada oo tobanaan sano ah, durba 60meeyadii iyo 70s, kombiyuutarada guud ahaan waxay noqdeen yar oo dhakhso, taasoo keentay in horumar ah in uu maray naqshadaha kombiyuutarka von Neumann. Tusaale ahaan, qaab ah ee xasuusta iyo wixii soo baxayey ogol yahay ee kala qalabka, macluumaadka, iyo tilmaamo ku saabsan sida loo dhex galaan nidaamka taas oo loo hawl gelayaa, ku sii xasuusta. nidaamka baska A waxaa loo isticmaali karaa si ay u bixiyaan nidaam qaybsan la yar. Tan waxaa mararka qaarkood loo yaqaan "u habaynta" ee naqshadaha. In sano ee ku xiga, mararka qaarkood microcontrollers fudud ha isticmaalin sifooyinka qaar ka mid ah model ah ee caadiga ah si loo yareeyo kharashka iyo size. Laakiin kombiyuutarada weyn raacdo naqshadaha ku xoogeeyey, sida ay ku daray qaababka si loo hagaajiyo waxqabadka.