वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर: अवधि की घटना के इतिहास

वास्तुकला वॉन न्यूमैन की, भी वॉन न्यूमैन मॉडल, या प्रिंसटन वास्तुकला के रूप में जाना जाता है, विधि रिपोर्ट "पहला मसौदा" एक कंप्यूटर एडवैक की में 1945, गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी जॉन वॉन न्यूमैन में वर्णित पर आधारित है।

सर्किट वास्तुकला

रिपोर्ट में वर्णित भागों, प्रसंस्करण इकाइयों से मिलकर शामिल साथ इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर का वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर चित्र:

• अंकगणितीय तर्क इकाई;
• प्रोसेसर के रजिस्टरों;
• नियंत्रण एक अनुदेश रजिस्टर और कार्यक्रम काउंटर शामिल इकाई;
• डेटा भंडारण के लिये एक स्मृति;
• किसी बाहरी संग्रहण उपकरण;
• इनपुट और आउटपुट तंत्र।

विकास का अर्थ यह है कि कंप्यूटर जानकारी पर संग्रहीत किसी भी जानकारी कार्यक्रम है, जो में ऑपरेशन, चयनित डेटा एक ही समय में नहीं चलाया जा सकता है, क्योंकि वे एक आम बस का हिस्सा द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता में शामिल थे। यह "पहला मसौदा" है, जो क्या वास्तुकला होना चाहिए के बारे में वैज्ञानिक सोचा का वर्णन में बताया गया है। वॉन न्यूमैन इस स्थिति "टोंटी" है, जो अक्सर प्रणाली के प्रदर्शन को सीमित करता है कहा जाता है।

वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर के सिद्धांतों

डिजिटल कंप्यूटर - एक कंप्यूटर, एक प्रोग्राम है जो कार्यक्रम निर्देश, डेटा को पढ़ना, लिखना शामिल हैं, और यह भी रैंडम एक्सेस मेमोरी (RAM) शामिल भंडारण। जॉन वॉन न्यूमैन द्वारा वास्तुकला के सिद्धांतों को अपने काम में उल्लिखित "पहली परियोजना।" उनके अनुसार, कार्यक्रम स्मृति में संग्रहीत कंप्यूटर इस तरह ENIAC के रूप में कंप्यूटर, के नियंत्रण पर एक सुधार किया गया। बाद के स्विच की स्थापना, और पैच की प्रविष्टि, विभिन्न कार्यात्मक ब्लॉकों के बीच डेटा और नियंत्रण संकेत मार्ग में जिसके परिणामस्वरूप द्वारा प्रोग्राम किया गया था। स्मृति के विशाल बहुमत में भी इस तरह से आधुनिक कंप्यूटर द्वारा किया जाता है। इस प्रकार कंप्यूटर वास्तुकला वॉन न्यूमैन अलग, उदाहरण के लिए, इतना है कि यह मुख्य और कैश स्मृति का उपयोग नहीं करता है, हार्वर्ड से।

प्रागितिहास

पहले कंप्यूटर एक निश्चित कार्यक्रम दिए गए थे। कुछ बहुत ही सरल कंप्यूटर अभी भी इस डिजाइन या सादगी या प्रशिक्षण प्रयोजनों के लिए उपयोग करें। उदाहरण के लिए, एक डेस्कटॉप कैलकुलेटर भी एक निश्चित कार्यक्रम के साथ एक कंप्यूटर है। यह गणित की मूल बातें के साथ काम कर सकते हैं, लेकिन यह के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता किसी वर्ड प्रोसेसर , या एक गेम कंसोल। तय मशीन कार्यक्रम बदलने rewiring, पुनर्गठन या तंत्र के पुनर्गठन की आवश्यकता है। जल्द से जल्द कंप्यूटर के रूप में वे पहली बार के लिए और वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए विकसित किया गया है, इसलिए संकीर्ण नहीं थे। Reprogramming बहुत बाद में दिखाई दिया है और यह एक श्रमसाध्य प्रक्रिया थी, ब्लॉक आरेख और बैंकनोट और विस्तृत डिजाइन समाप्त होने के बाद से। विशेष रूप से कठिन शारीरिक मशीन वसूली चैनलों के आधुनिकीकरण की प्रक्रिया थी। यह ENIAC पर तीन सप्ताह के स्थापना लेने के लिए और यह काम करने की कोशिश कर सकते हैं।

एक नया विचार

एक कंप्यूटर के साथ, स्मृति में एक कार्यक्रम के भंडारण, सब कुछ बदल दिया है। स्मृति में संग्रहीत, वे निर्देशों का एक सेट के साथ डिजाइन कर रहे हैं। इसका मतलब यह है कि मशीन तुरंत गणना बाहर ले जाने के निर्देशों का एक सेट प्राप्त कर सकते हैं।

ऐसे कार्यक्रमों के डिजाइन स्वयं संशोधित कोड से संबंधित है। इस तरह के एक वस्तु के लिए पहले एक पौधे का एक एल्गोरिथ्म के लिए एक की जरूरत को बढ़ाने या अन्यथा आदेशों की पता हिस्सा बदलने के लिए किया गया था। उन्होंने कहा कि प्रारंभिक डिजाइनों में मैन्युअल रूप से रखा गया था। जब सूचकांक रजिस्टरों और अप्रत्यक्ष आम लक्षण जॉन वॉन न्यूमैन मशीनों के कंप्यूटर वास्तुकला के पास बन गया संबोधित इस का महत्व कम हुआ। अन्य उपयोगों में - तत्काल समाधान के साथ आदेशों की धारा में अक्सर इस्तेमाल किया डेटा डालने के लिए। लेकिन एक बड़ी हद तक स्वयं संशोधित कोड आलोचना की गई है, क्योंकि यह आम तौर पर समझते हैं और डिबग करना मुश्किल है। इसके अलावा, उन्होंने भी आधुनिक प्रोसेसर के प्रजनन और कैशिंग योजनाओं के मामले में अप्रभावी साबित हुई।

काफी हद तक डेटा के रूप में दिए गए निर्देशों का इलाज करने की क्षमता - यह क्या स्वचालित प्रोग्रामिंग के संभावित वस्तुओं के साथ अस्सेम्ब्लेर्स, compilers, अस्सेम्ब्लेर्स, लोडर और अन्य वाद्य यंत्र बना देता है। तो, बात करने के लिए प्रोग्राम हैं जो कार्यक्रमों लिखने लिखने के लिए। एक छोटे पैमाने पर, इस तरह के आधुनिक 3 डी-ग्राफिक्स में BitBlt छवि जोड़तोड़ आदिम या पिक्सेल और शीर्ष shaders के रूप में आवर्ती तीव्र इनपुट और आउटपुट संचालन,, उपयोगकर्ता उपकरण के बिना चलाने के लिए अप्रभावी पाया गया है।

एक अवधारणा का विकास कार्यक्रम स्मृति में संग्रहीत

गणितज्ञ एलन ट्यूरिंग, जो कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में मैक्स न्यूमैन के व्याख्यान के बाद गणितीय तर्क की समस्या में रुचि थी, 1936 में एक लेख लिखा था, यह लंदन गणितीय सोसायटी के संस्करण में प्रकाशित किया गया था। इस रिपोर्ट में उन्होंने एक काल्पनिक मशीन है, जिसमें उन्होंने "सार्वभौमिक कंप्यूटिंग मशीन" कहा जाता है, और जो अब एक सार्वभौमिक ट्यूरिंग मशीन के रूप में जाना जाता है का वर्णन किया। जो दोनों निर्देश और डेटा है, जो बनाया गया था और वास्तुकला निहित, - वह अनंत भंडारण (स्मृति आधुनिक शब्दावली में) था। वॉन न्यूमैन जब वह कैम्ब्रिज में अतिथि प्रोफेसर थे 1935 में एक समय में ट्यूरिंग से परिचित हुए और ट्यूरिंग 1936-1937 में प्रिंसटन में उन्नत अध्ययन संस्थान (न्यू जर्सी) में उनकी डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव करने के दौरान।

स्वतंत्र रूप से जी प्रेस्पर एकर्ट और Dzhon Mochli, जो पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के ENIAC स्कूल विकसित की है, मशीन की अवधारणा, जो दिसंबर 1943 में स्मृति में कार्यक्रम संग्रहीत करता है के बारे में लिखा था। जब एक नया मशीन, एडवैक की योजना बना, एकर्ट जनवरी 1944 में लिखा है कि यह धातु पारा देरी का उपयोग कर नई डिवाइस पता स्मृति में डेटा और प्रोग्राम स्टोर करेगा। यह पहली बार एक अभ्यास मशीन है कि स्मृति में कार्यक्रम संग्रहीत करता है के निर्माण प्रस्तावित किया गया है था। इसी समय, वह और मौचली ट्यूरिंग (नीचे दर्शाया गया) के काम के बारे में पता नहीं थे।

कंप्यूटर वास्तुकला: वॉन Neumann सिद्धांत

वॉन न्यूमैन लॉस एलामोस में नेशनल लेबोरेटरी में "मैनहट्टन परियोजना" है, जो गणना की एक बड़ी राशि की आवश्यकता में शामिल था। उसे 1944 ENIAC की गर्मियों में परियोजना के लिए आकर्षित किया। वहां उन्होंने विकास एडवैक कंप्यूटर पर विचार-विमर्श में शामिल हो गए। इस समूह के भीतर ही उन्होंने एक कागज एडवैक »पर जिसका शीर्षक था" एक पहला मसौदा रिपोर्ट में लिखा है, एकर्ट और मौचली के काम पर आधारित। यह अधूरा था, जब उनके सहयोगी गोल्डस्टीन (वैसे, एकर्ट और मौचली इस खबर दंग रह गए थे) वॉन न्यूमैन के साथ इस परियोजना वितरित किए। इस दस्तावेज़ को अमेरिका और यूरोप में सहयोगियों वॉन न्यूमैन के दर्जनों द्वारा पढ़ा गया है और कंप्यूटर विकास के अगले चरण पर गहरा प्रभाव पड़ा।

वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर के बुनियादी सिद्धांतों, के रूप में में निर्धारित "पहला मसौदा," ही लोकप्रिय, प्राप्त की, जबकि ट्यूरिंग इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर, जो इंजीनियरिंग और प्रोग्रामिंग में विस्तार से वर्णित किया गया है पर अपनी रिपोर्ट को कवर किया। यह कहा गया है और लेखक का कार है, जो स्वत: कम्प्यूटिंग इंजन (ऐस) कहा जाता था की प्रस्तुति की गई है। उन्होंने कहा कि 1946 में ब्रिटिश राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला की कार्यकारी समिति के समक्ष प्रस्तुत किया। थोड़ी देर के बाद भी विभिन्न ऐस डिजाइन के सफल क्रियान्वयन के तैयार किए गए।

परियोजनाओं शुरू

और वॉन न्यूमैन और ट्यूरिंग दस्तावेजों की परियोजना एक कंप्यूटर स्मृति में एक विशेष कार्यक्रम के संचय का वर्णन करता है, लेकिन लेख वॉन Neumann समाज में अधिक से अधिक संचलन हासिल है, और कंप्यूटर वास्तुकला जॉन वॉन न्यूमैन वास्तुकला के रूप में जाना जाने लगा।

1945 में, प्रोफेसर न्यूमन, जो तब फिलाडेल्फिया, जहां उन्होंने पहली बार ENIAC बनाया गया था में इंजीनियरिंग स्कूल में काम किया, उनके सहयोगियों की ओर से जारी किए गए डिजिटल कंप्यूटर के तार्किक डिजाइन पर रिपोर्ट करते हैं। रिपोर्ट मशीन है, जो बाद से एडवैक के रूप में जाना बन गया है के निर्माण के लिए एक काफी विस्तृत प्रस्ताव प्रदान करता है। वह हाल ही में अमेरिका में स्थापित किया गया था, लेकिन एक रिपोर्ट वॉन न्यूमैन एडसैक के सृजन को प्रेरित किया है।

पागलों और Joniacs

1947 में, बर्क्स, गोल्डस्टीन और वॉन न्यूमैन एक अन्य रिपोर्ट जो कार का एक और प्रकार (इस समय समानांतर) है, जो बहुत तेज, सक्षम, शायद होना चाहिए था के निर्माण के कवर प्रकाशित प्रति सेकंड 20,000 संचालन करने के लिए ले जाने के लिए। उन्होंने कहा कि एक उपयुक्त स्मृति का विकास किया गया था यह के निर्माण में अनसुलझे समस्या है, जो सभी की सामग्री को तुरंत उपलब्ध होना चाहिए। पहला, वे एक विशेष वैक्यूम ट्यूब, Selectron कहा जाता है, जो प्रिंसटन प्रयोगशाला में आविष्कार किया गया था का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। इस तरह के ट्यूब महंगे हैं, और, उन्हें बहुत मुश्किल बनाने के लिए विशेष रूप से यदि आप इस वास्तुकला का प्रयोग कर रहे हैं। वॉन न्यूमैन बाद में एक कार को विलियम्स के स्मृति के आधार पर बनाने का निर्णय लिया। यह मशीन है, जो प्रिंसटन जून 1952 में पूरा किया गया, व्यापक रूप से जाना पागल (या बस पागलों) बन गया है। इसकी डिजाइन आधा दर्जन या अधिक इसी तरह के उपकरणों, जो अब अमेरिका में बनाया गया है और हास्य Johniacs कहा जा रहा है के निर्माण पर रचनाकारों से प्रेरित है।

निर्माण के सिद्धांतों

सबसे आधुनिक डिजिटल कंप्यूटर में से एक, स्वत: इलेक्ट्रॉनिक गणना की तकनीक में विकास और सुधार संगठित Teddington, जहां यह बनाया गया है और गणितज्ञों, इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर और इंजीनियरों-शोधकर्ताओं के एक छोटे समूह द्वारा बनाया गया था में राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला में प्रदर्शन किया गया है, अंग्रेजी इलेक्ट्रिक से उत्पादन इंजीनियरों के एक नंबर की सहायता से कंपनी लिमिटेड उपकरण प्रयोगशाला में अब भी है, लेकिन केवल एक बहुत बड़ा संयंत्र है, जो स्वत: कम्प्यूटिंग इंजन के रूप में जाना जाता है के एक प्रोटोटाइप के रूप में। लेकिन, केवल 800 थर्मिओनिक वाल्व के अपेक्षाकृत छोटे वजन और सामग्री के बावजूद, यह एक बहुत तेज और बहुमुखी गिनती मशीन है।

मशीनों का उपयोग बुनियादी अवधारणाओं और सार सिद्धांतों गणना 1936 में ही लंदन गणितीय सोसायटी के आधार पर डॉ ट्यूरिंग द्वारा तैयार किया गया है, लेकिन ब्रिटेन में इस तरह के मशीनों पर काम युद्ध से देरी हो गई है। 1945 में, इस तरह के उपकरणों के निर्माण की समस्याओं की परीक्षा राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला डॉ Vormsli, गणित प्रयोगशाला विभाग के अधीक्षक पर जारी रखा। उन्होंने कहा कि ट्यूरिंग और विशेषज्ञों की अपने छोटे से टीम में शामिल हुए, और 1947 के प्रारंभिक योजना के लिए पर्याप्त रूप से एक विशेष समूह की स्थापना का औचित्य साबित करने के लिए उन्नत किया गया था।

वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर पर पहला कंप्यूटर

पहली परियोजना एक योजना है कि कई विश्वविद्यालयों और निगमों द्वारा इस्तेमाल किया गया है अपने स्वयं के कंप्यूटर का निर्माण करने का वर्णन है। उनमें से केवल ILLIAC ORDVAC और संगत अनुदेश सेट है।

शास्त्रीय वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर मैनचेस्टर छोटे प्रयोगात्मक मशीन (SSEM) में सन्निहित किया गया था, मैनचेस्टर विश्वविद्यालय है, जो उपकरण है, जो कार्यक्रम स्मृति, 21 जून 1948 धारण के अपने पहले सफल प्रक्षेपण कर दिया पर बेबी उपनाम।

कैम्ब्रिज एडसैक विश्वविद्यालय, इस तरह का पहला व्यावहारिक इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर, मई 1949 को पहली बार सफलतापूर्वक शुरू किया गया था।

बनाया मॉडलों के विकास

आईबीएम SSEC डेटा के रूप में दिए गए निर्देशों का विचार करने के लिए अवसर था और सार्वजनिक रूप से जनवरी 27, 1948 प्रदर्शित किया गया। इस क्षमता अमेरिका पैट में पुष्टि की है। हालांकि, यह नहीं बल्कि एक पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक की तुलना में आंशिक रूप से विद्युत मशीन था। अभ्यास में, निर्देश अपने सीमित स्मृति की वजह से कागज टेप से पढ़ा गया।

बेबी संग्रहित प्रोग्राम को चलाने के पहले पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर था। यह बाँटे कार्यक्रम 52 मिनट के लिए, 21 जून 1948 शुरू करने और एक साधारण गणना गणना जो दिखाता है कि दो नंबर coprime हैं विभाजित के बाद भाग गया।

ENIAC के लिए केवल पढ़ने के लिए एक आदिम कंप्यूटर के रूप में काम करने के लिए संशोधित किया गया था, लेकिन एक ही वास्तुकला पर, और 16 सितंबर, 1948 के द्वारा प्रदर्शन किया गया है, और एडेल गोल्डस्टीन कार्यक्रम के शुभारंभ वॉन न्यूमैन की मदद से आयोजन किया।

हालांकि सितंबर 1949 तक पूरा नहीं किया गया BINAC फरवरी, मार्च और अप्रैल 1949 में कई परीक्षण कार्यक्रमों समय व्यतीत किया। इसके अलावा, परीक्षण रन (कुछ सफल) अन्य इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर, जो वास्तुकला की विशेषता है किए गए। वॉन न्यूमैन, वैसे, और "मैनहट्टन" परियोजना पर काम करना जारी रखा। यही कारण है कि इस तरह के एक बहुमुखी आदमी है।

बस प्रणाली वास्तुकला का विकास

दशकों के माध्यम से, 60 और 70 के दशक में पहले से ही, सामान्य रूप में कंप्यूटर छोटे हो जाते हैं और तेजी से, एक विकास है कि कंप्यूटर वास्तुकला वॉन न्यूमैन आया है जिसका परिणाम है। उदाहरण के लिए, इनपुट और आउटपुट स्मृति के प्रदर्शन की अनुमति देता है संबंधित उपकरणों, डेटा, और कैसे प्रणाली है जो कार्रवाई की जाएगी में एकीकृत करने के बारे में निर्देश, स्मृति में रहते हैं। एक बस प्रणाली छोटे के साथ एक मॉड्यूलर प्रणाली प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह कभी कभी वास्तुकला के "युक्तिकरण" कहा जाता है। बाद के दशकों में, कभी कभी सरल माइक्रोकंट्रोलर्स आदेश लागत और आकार को कम करने में एक विशिष्ट मॉडल की कुछ सुविधाओं का उपयोग नहीं करते। लेकिन बड़ा कंप्यूटर, की स्थापना की वास्तुकला का पालन के रूप में वे सुविधाओं को शामिल किया है प्रदर्शन में सुधार होगा।