Архитектура Фон Неймана. Принципы создания ЭВМ согласно Фон Нейману

В электронной  машине важную роль играет память. Оперативная память нужна для запоминания данных, которые часто используются в работе. Главная особенность такой памяти - быстрая выдача нужной информации, как говорится "по первому требованию".

Самые тесные отношения  между собой поддерживают устройства управления (УУ) и АЛУ, поэтому их часто объединяют в общую группу, которую называют процессором. Процессор строится как единый узел - своеобразное сердце машины, - способный выполнять определенный набор операций, извлекая из памяти нужные команды и анализируя их для последующих действий. Часто для усиления мощности ЭВМ, увеличения ее производительности в одной машине соединяют несколько процессоров, которые могут выполнять программы одновременно. Среди процессоров один обычно является центральным. Окончательные результаты вычислений - "готовая продукция" машины поступает в устройство вывода и выдается пользователю в удобной для него форме.

ПРОЦЕССОР - основное устройство обработки информации и управления остальными устройствами ЭВМ. Это своего рода "мозг" ЭВМ.

Основные характеристики процессора: быстродействие - число выполняемых операций в секунду, разрядность - объем информации, который процессор обрабатывает за одну операцию .

ПАМЯТЬ - устройство хранения и выдачи информации по запросу процессора. Память ЭВМ бывает внутренней и внешней.

Внутренняя память в свою очередь делится на Оперативную память (ОЗУ) и Постоянную (ПЗУ). ОЗУ используется непосредственно при решении задачи и позволяет передавать процессору и принимать от него информацию примерно с такой же скоростью, с какой процессор ее обрабатывает. Поэтому эта память называется быстрой или оперативной. Реализуется она в виде микросхем, которые хранят информацию, пока компьютер включен.

ПЗУ - это та память, содержимое которой устанавливается на заводе - изготовителе и в дальнейшем не меняется.

Внешняя память ЭВМ в основном реализуется на магнитных лентах, магнитных и лазерных дисках.

Основной  характеристикой памяти является ее объем (количество запоминаемой информации).  
 
 

УСТРОЙСТВА  ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ - предназначены для общения человека с машиной. Они обеспечивают ввод информации в память ЭВМ и выдачу ее по запросу.

Устройство ввода  информации в школьной ЭВМ - клавиатура, вывода - монитор и принтер. Дисковод является одновременно и устройством ввода информации и устройством вывода информации. Его называют устройством ввода-вывода информации. Для профессиональных работ существуют и другие устройства ввода и вывода информации: дигитайзер - устройство для ввода в ЭВМ графической информации, графопостроитель - устройство вывода графической информации из ЭВМ, модем - устройство, преобразующее дискретные сигналы в непрерывные и обратно для передачи их по линии связи аналогового типа, например по телефону; световое перо, сканер, мышь, джойстик - предназначены для ввода информации. И постоянно число таких устройств растет и сами они становятся совершеннее. Связь между устройствами ЭВМ осуществляется с помощью магистрали.

МАГИСТРАЛЬ можно представить себе как пучек проводов, к которому параллельно подсоединены все устройства ЭВМ. Посылая по магистрали электрические сигналы, компоненты ЭВМ могут передавать информацию друг другу.

Итак, задача процессора - обрабатывать информацию, памяти - хранить обрабатываемую процессором информацию и программы.

Термин "ПРОЦЕССОР" широко применяется в информатике и имеет несколько различных значений.

• Первое значение термина " процессор " описано выше. Позже этот термин стали употреблять для обозначения специализированных блоков, входящих в состав ЭВМ, которые выполняют свои задачи в автономном режиме по указанию операционной системы. Примерами таких процессоров могут служить: процессор ввода-вывода, используемый для обмена информацией с внешней средой, лингвистический процессор, реализующий все необходимые операции по естественно-языковому интерфейсу с пользователями, процессор базы данных, в котором реализуются все операции, нужные для обмена информацией с базой данных.
• Иное использование того же термина связано с особенностями организации работы центрального блока ЭВМ. Примерами могут служить ассоциативный процессор, в котором поиск информации в памяти происходит не по адресам, а по содержимому ячеек памяти, векторный процессор, оперирующий не только числами, но и векторами, или текстовый процессор, приспобленный для обработки текстов.
• Наконец, термин " процессор " может относиться не к техническому устройству, а к комплексу программ, предназначенных для определенного типа задач. Например, алгоритмический процессор переводит язык программирования высокого уровня в последовательность команд машинного языка.

С конца 80-х гг. в истории развития ЭВМ настутила  пора нового (пятого) поколения машин. Они коренным образом отличаются от машин предшествующих поколений. И прежде всего тем, что их структура  отличается от той, которую предложил  когда-то фон Нейман. Вернее, та структура  сохраняется лишь в виде ядра, вокруг которого вырастают новые блоки.

Важное место  в структуре занимает БАЗА ЗНАНИЙ хранящая все необходимые для решения задач сведения о той предметной области, к которой эти задачи относятся.

Наконец, блок, называемый РЕШАТЕЛЕМ, организует подготовку программы решения задачи на основании знаний из базы знаний и исходных данных, полученных из блока общения.

Ядро системы  составляет ЭВМ ВЫСОКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ.

В связи с  появлением новой базовой структуры  ЭВМ в машинах пятого поколения  широко используются модели и средства, разработанные в искусственном интеллекте. Одно из них - устройство голосовой связи с ЭВМ. Большие надежды возлагают и на компьютеры нейронно - сетевого типа, электрические схемы которых копируют сложные взаимосвязи между нервными клетками головного мозга. В таких ЭВМ гигантское количество процессоров будет иметь невообразимо большое число связей между ними.

Подобная структура  позволит обрабатывать в машине информацию, как и в мозге, одновременно, сразу  и повсюду, а результаты выдавать практически мгновенно.

Пока же специалисты отмечают, что компьютер - это не мозг. Это просто - напросто еще один инструмент, еще одно устройство, придуманное для того, чтобы облегчить наш труд или усилить нашу власть над природой.

Ведь при всем его кажущемся великолепии современный компьютер обладает, по-существу, одним-единственным талантом - реагировать с молниеносной быстротой на импульсы электрического напряжения. Истинное величие заключено в человеке, его гении, который нашел способ преобразовывать разнообразную информацию, поступающую из реального мира, в последовательность нулей и единиц двоичного кода, т.е. записывать ее на математическом языке, идеально подходящем для электронных схем компьютера. Нет никакого сомнения в том, что новые открытия в этой области открывают новые возможности в интеллектуальном развитии человечества, а значит, и в развитии современной цивилизации.  
 
 

6.Схема вычислительной машины Джон Фон Неймана 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.Заключение 
 

Ознакомившись с моей курсовой работой, посвященной  краткой биографии американского  математика Джон Фон Неймана, открывшего электронно вычислительные машины я  думаю вы получили углубленное представление  о компьютерах, которыми пользуется в 21 веке буквально каждый человек на Земле. Благодаря моей курсовой работе так же человек который не знал из каких компонентов состоит компьютер, теперь полностью может ответить на этот вопрос. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8.Список  использованной литературы 

1. Х.Крейгон. Архитектура компьютера и её реализация. Учебное пособие. – С-Пб., Мир, 2004.

 

2. . Э.Таненбауэм. Архитектура компьютера. Научная  литература. – С-Пб., Питер, 2003. 
   
3. Х.Крейгон.  Архитектура компьютера и её реализация. Учебное пособие. – С-Пб., Мир, 2004.

 

4. Э.Таненбауэм. Архитектура компьютера. Научная  литература. – С-Пб., Питер, 2003.

 

5. История компьютера. [Электронный ресурс]. – Режим  доступа: http://www.chernykh.net/.

 

6. Планета информатики. [Электронный ресурс]. – Режим  доступа: http://www. inf1.info/..

 

7. Монастырский М. И. Джон фон Нейман — математик и человек. // Историко-математические исследования. — М.: Янус-К, 2006.