Как были открыты и в чем заключаются принципы фон неймана

Наверное, не ошибусь, если скажу, что большинство людей на бытовом уровне считают, что компьютер и все что с ним связано - это достижения науки последних десятилетий прошлого века. На самом деле, принципы фон Неймана, работы ЭВМ, теоретические основы построения компьютерных сетей, были сформулированы еще в первой половине ХХ века.

Видео: Базовые принципы архитектуры фон Неймана

Главным разработчиком теории вычислительных систем в то время стал знаменитый математик из США Джон фон Нейман. К слову стоит сказать, что отчасти это произошло относительно случайно. Нейман в 1944 году был включен в состав научной группы, которая работала над созданием первой ламповой электронно-вычислительной машины ENIAC. Как-то во время обычной дискуссии с коллегами ученый не очень уверенно предложил принципиально новую концепцию создания устройства для вычислений. К удивлению самого Неймана, его партнеры Г. Голдстайн и А. Беркс поддержали идею Неймана, и через два года появилась научная статья. В ней предлагались совершенно неизвестные ранее принципы создания вычислительного устройства, и получившие затем название «принципы фон Неймана». Уже прошло более полувека с момента первого публичного представления идей Неймана, но и по сей день, такие аспекты как архитектура ЭВМ принципы фон Неймана, выступают классической теорией построения компьютерных систем. Принципиальным отличием новой концепции было то, что в ней предлагалось отойти от привычной десятеричной системы хранения информации и перейти на двоичную. Она была более удобной для такого использования и предоставляла гораздо большие возможности по увеличению объемов этой информации, как в аспекте ее хранения, так и передачи.

Кроме того, принципы фон Неймана давали возможность осуществлять обработку не только числовой информации, но и текстовой, звуковой и других.

Еще одним знаковым открытием Неймана было предложенное им решение по хранению самой информации. Ранее эта работа выполнялась практически вручную, путем перемыкания необходимых компонентов вычислительной машины между собой, чтобы обеспечить обмен информацией, которая хранилась в каждом из этих отсеков. На уже упоминавшейся ЭВМ ENIAC, эта процедура занимала не менее нескольких дней, причем очень часто при проведении этой процедуры техника ломалась – выходили из строя электронные лампы. Нейман же предложил, программу переключения также закодировать в виде двоичного кода и хранить в самой вычислительной машине.

Ученый не только сформулировал идеи, которые потом стали широко известными как принципы фон неймана, но и разработал технологическую структуру ЭВМ, это понятие сегодня чаще упоминается как «архитектура компьютера». Основными компонентами новой архитектуры, по Нейману, должны быть:

- устройство управления-

- логическое устройство-

Видео: Лекция 2: Архитектрура Фон-Неймана

- центральный процессор-

- комплекс памяти, включающий внутреннюю и внешнюю-

- устройства ввода/вывода.

В построенной таким образом конструкции, в ЭВМ производится считывание специальных команд из памяти, а затем происходит их выполнение процессором. Очередность выполнения команд определяется специальным счетчиком команд. Наличие такого устройства является сейчас одним из отличительных признаков архитектуры компьютера, предложенной Нейманом.

Вообще, разработанные и, по сути, испытанные и реализованные им самим, решения по архитектуре компьютеров, стали настолько универсальными и фундаментальными, что и сегодня в профессиональной среде машины, созданные согласно этих принципов, называют - фон-неймановские машины. Это не относится лишь к тем, где нет счетчика команд.

Возможный отход от указанных принципов возможен только в будущем, тогда, когда в основу развития теории вычислительных систем, будет положена идея логической обработки информации.