Principy Von Neumanna v počítačových systémech

Rychlý vývoj elektronických výpočetních systémů ve dvacátém století vyvolal otázku potřeby vypracovat zásady struktury elektronických systémů, které by optimalizovaly jejich práci maximálně. Byly to takzvané von Neumannovy principy, které v roce 1946 navrhli tři vědci a matematici z University of Pennsylvania: John von Neumann, Arthur Berks a Hermann Holstein. Zajímavé je, že jméno prvního z nich bylo v té době ve vědecké komunitě široce známé, v důsledku čehož autorita prosazovala jména dalších vývojářů na pozadí. V tomto článku byla navržena nová počítačová architektura. Zásady hlavního obsahu von Neumanna poukazují na potřebu použít binární kódový systém, který by reprezentoval informace v systému. Dále byla navržena účinnost použití jedné paměti pro programy a pro databázi.

Principy práce s počítačem von Neumanna

• Adresované paměti. Paměť ve své struktuře by měla sestávat z očíslovaných buněk. Obě příkazy a informační data jsou uloženy v těchto paměťových buňkách jako binární kód. Pro přístup procesorů k nim se používají adresy (ve skutečnosti čísla příslušných buněk).
• Software řízení. Zásady von Neumann předpokládá, že všechny výpočty ve struktuře algoritmu pro řešení problému musí být reprezentovány jako program, který se zase skládá ze specifické posloupnosti příkazů, z nichž každá je zodpovědná za jeden z několika operací používaných systémem. Příkazy jsou uloženy v paměťových buňkách a prováděny v pořadí buněk. Zásady von Neumanna také naznačují, že tato posloupnost může být změněna v případě potřeby a pomocí zvláštních příkazů.
• Jednotnost paměti. Obě příkazy a informační data jsou uloženy v jedné paměti, proto mohou být externě nerozlišitelné. Jsou rozpoznatelné pouze způsobem, jakým jsou používány. To vám umožňuje provádět stejné operace v týmech jako u čísel, čímž otevřete další řadu možností. Například pokud cyklicky změníte strukturu adresy příkazu, můžete zajistit, že systém přistupuje k po sobě jdoucím prvkům stromu dat. Takové techniky jsou označovány jako úpravy příkazů. Současně je třeba poznamenat, že v moderním programování nejsou Vítejte. A přesto mají užitečnou vlastnost, kterou je, že ovládání jednoho programu lze získat v důsledku akce jiného programu. Například tato technika je základem takzvaného překladu, tj. Překladu programového textu z vysokého jazyka do jazyka přístupného určitému počítačovému systému. Toto a následující principy von Neumanna jsou nezbytné ve všech architekturách.
• Binární kódování. Zahrnuje kódování všech informací o datech a příkazech systémem binárních číslic 0 a 1. Sekvence těchto číslic určuje celou šíři funkcí systému. Taková sekvence se nazývá pole.