Архитектура фон Неймана и не фон Неймана

Выполнили студенты

Группы к36п

Ал Саид Ясмин

Булгарь Михаил

 

Архитектура фон Неймана и не фон Неймана

• История
• Машина фон Неймана
• Принципы архитектуры фон Неймана
• Гарвардская архитектура
• Отличия
• Гибридный модификации
• Заключение 

 

 

содержание

В конце 1930-х годов в Гарвардском университете Гавардом Эйкеном была разработана архитектура называемая по имени этого университета. Однако,

победила разработка

Принстонского университета

более известная как архитектура

фон Неймана), так как она была

проще в реализации.

 

история

В 1946 венгерский математик Джон фон Нейман описал в техническом докладе конкретную ЭВМ. Эти новые свойства вычислительных машин, по сути, описывают архитектуру некоторого абстрактного вычислителя, который сейчас принято называть машиной Фон Неймана. Она является абстрактной моделью ЭВМ.

Практически все современные ЭВМ по своей архитектуре в значительной степени отличаются от машины Фон Неймана, однако эти отличия удобно изучать именно как отличия, проводя сравнения и сопоставления с машиной Фон Неймана.

Основополагающие свойства архитектуры машины Фон Неймана будут сформулированы в виде принципов Фон Неймана.

 

 

машины фон Неймана

Машина фон Неймана

1. Линейность и однородность памяти
2. Неразличимость команд и данных
3. Автоматическая работа
4. Последовательное выполнение команд

 

Принципы архитектуры фон Неймана

Идея заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных. В первом компьютере Эйкена «Марк I» для хранения инструкция перфорированная лента, а для работы с данными — электромеханические регистры. Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие компьютера.

использовалась

 

 

Гарвардская архитектура

Говард Хатауэй Эйкен

1. В чистой архитектуре фон Неймана процессор одномоментно может либо читать инструкцию, либо читать/записывать единицу данных из/в памяти.
2. В гарвардской архитектуры процессор может читать инструкции и выполнять доступ к памяти данных в то же самое время, даже без кэш-памяти.
3. Гарвардская архитектура может быть быстрее (при определенной сложности схемы)
4. Машина гарвардской архитектуры имеет различные адресные пространства для команд и данных.

 

Отличие гарвардской от фон Неймана архитектуры

Различия архитектур

 

Гарвардская архитектура

 

Архитектура фон Неймана

Существуют гибридные

архитектуры, сочетающие достоинства как гарвардской так и фон-неймановской архитектур. Современные CISC-процессоры обладают раздельной кэш-памятью 1-го уровня для инструкций и данных, что позволяет им за один рабочий такт получать одновременно и команду, и данные для её выполнения.

. Современные  варианты таких процессоров могут  иногда содержать встроенные  контроллеры сразу нескольких  разнотипных шин для работы  с различными типами памяти  — например, DDR RAM и Flash.

 

Гибридные модификации с архитектурой фон Неймана

Первым компьютером, в котором была использована идея гарвардской архитектуры, был Марк I. Гарвардская архитектура используется в ПЛК и микроконтроллерах, таких, как Microchip PIC, Atmel AVR, Intel 4004, Intel 8051, а также в кэш-памяти первого уровня x86-микропроцессоров.

 

Заключение

Первыми семью компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были:

 

1. прототип — Манчестерская малая экспериментальная машина — Манчестерский университет, Великобритания, 21 июня 1948 года;
2. EDSAC — Кембриджский университет, Великобритания, 6 мая 1949 года;
3. Манчестерский Марк I — Манчестерский университет, Великобритания, 1949 год;
4. BINAC — США, апрель или август 1949 года;
5. CSIR Mk 1 — Австралия, ноябрь 1949 года;
6. SEAC — США, 9 мая 1950 года
7. EDVAC — США, август 1949 года — фактически запущен в 1952 году;

 

В СССР первой полностью электронной вычислительной машиной близкой к принципам фон Неймана стала МЭСМ, построенная Лебедевым (на базе киевского Института электротехники АН УССР), прошедшая государственные приемочные испытания в декабре 1951 года.

1. Почему машина Фон Неймана является абстрактной ЭВМ?
2. В чём заключается принцип линейности и однородности памяти?
3. В чем отличие он Неймана от Гарвардской архитектуры?

 

 

Вопросы :

конец