Danes je težko verjeti, toda računalniki, brez katerih si mnogi ne morejo več predstavljati svojega življenja, so se pojavili pred približno 70 leti. Eden od tistih, ki so odločilno prispevali k njihovemu nastajanju, je bil ameriški znanstvenik John von Neumann. Predlagal je načela, na katerih še vedno deluje večina računalnikov. Razmislite, kako deluje von Neumannov stroj.

Kratka biografska referenca

Janos Neumann se je rodil leta 1930 v Budimpešti v zelo bogati judovski družini, ki je kasneje uspela pridobiti plemiški naziv. Od otroštva se je odlikoval z izjemnimi sposobnostmi na vseh področjih. Na 23 letih je Neumann že zagovarjal doktorsko disertacijo na področju eksperimentalne fizike in kemije. Leta 1930 je bil mladi znanstvenik povabljen na delo v Združene države Amerike na Univerzi Princeton. Hkrati je postal eden prvih uslužbencev Inštituta za napredne študije, kjer je do konca življenja delal kot profesor. Znanstveni interesi Neumanna so bili precej veliki. Še posebej je eden od ustanoviteljev mataparata kvantne mehanike in koncepta celičnih avtomatov.

Prispevek k računalništvu

Preden ugotovimo, kaj se arhitektura von Neumanna ne ujema, bo zanimivo izvedeti, kako je znanstvenik prišel do ideje o oblikovanju sodobnega računalniškega stroja. Kot strokovnjak na področju matematičnih eksplozij in udarnih valov, je v začetku 40. let prejšnjega stoletja von Neumann znanstveni svetovalec v enem od laboratorijev za upravljanje strelivaAmeriška vojska Jeseni 1943 je prispel v Los Alamos, da bi sodeloval pri razvoju projekta Manhattan na osebno povabilo svojega vodje, Roberta Oppenheimerja. Pred njim je bil zadolžen, da izračuna silo implozijske kompresijske obremenitve atomske bombe na kritično maso. Da bi jo rešili, smo potrebovali velike izračune, ki smo jih sprva izvajali na ročnih kalkulatorjih, kasneje pa na mehanskih karticah IBM-a, pri čemer smo uporabili udarne kartice.


Von Neumann se je srečal z informacijami o napredku pri ustvarjanju elektronsko-mehanskih in popolnoma elektronskih računalnikov. Kmalu je sodeloval pri razvoju računalnikov EDVAC in ENIAC, zaradi česar je začel pisati "prvi osnutek poročila o EDVAC", ki je ostal nedokončan in znanstveni skupnosti predstavil popolnoma novo idejo o tem, kaj naj bi bila arhitektura računalnika.

Načela von Neumanna

Informatika kot znanost do leta 1945 se je ustavila, saj so vsi računalniški stroji v pomnilniku shranjevali obdelane številke v 10. obliki, programe za izvajanje operacij pa je postavljal nastavitve mostička na stikalni plošči. To je močno omejilo zmožnosti računalnikov. Pravi preboj so bila načela von Neumanna. Skratka, lahko izrazimo en stavek: prehod na binarni sistem in načelo shranjenega programa.

Analiza

Upoštevajte načela, na katerih temelji klasična struktura von Neumannovega stroja: 1. Prehod v binarni sistem iz decimalnega številaTo načelo Neumanove arhitekture vam omogoča uporabo precej preproste logične naprave. 2. Nadzor programske opreme s pomočjo elektronskega računalnika Delo računalnika je pod nadzorom niza ukazov, ki se izvajajo zaporedoma. Razvoj prvega stroja s programom, ki je shranjen v spominu, je postavil temelje za sodobno programiranje. 3. Podatki in programi v pomnilniku računalnika so shranjeni skupaj, v tem primeru imajo podatki in programski ukazi enak način beleženja v binarnem sistemu, tako da lahko v določenih situacijah izvajajo iste akcije kot nad podatki.

Preiskave

Poleg tega ima arhitektura Foneymanovega stroja naslednje značilnosti: 1. Pomnilniške celice imajo naslove zaporedno oštevilčene, zaradi uporabe tega načela je bilo mogoče uporabiti spremenljivke pri programiranju. Zlasti lahko kadar koli obiščete eno ali drugo pomnilniško celico na njenem naslovu. 2. Možnost pogojnega prehoda med izvajanjem programa Kot smo že omenili, je treba ukaze v programih izvajati dosledno. Vendar pa je predvidena možnost prehoda na kateri koli del kodeksa.