Vsakdo ve, kaj je neprecenljiv prispevek k razvoju računalniške tehnologije naredil ameriški znanstveniki. Čeprav so se raziskave izvajale na številnih univerzah v tej državi, je prvenstvo v palmu Harvard in Princeton. Tam so bile razvite različice arhitekture računalnikov, kar je privedlo do koncepta razvoja računalniške tehnologije.

Iz vsega začetka

Sredi tridesetih let prejšnjega stoletja so vojaški oddelek Združenih držav univerze Princeton in Harvard ustvarili elektromehanski računalniški sistem, namenjen podpori topništva ameriške mornarice.


Zato sta obstajala dva koncepta. Danes so znani kot harvardska in princetonska arhitektura.

Konceptualna razlika

Glavna razlika med tema dvema konceptoma je v tem, da je arhitektura von Neumanna (Princeton) uporabila en sam pomnilnik, torej skupni podatkovni vod. Kar se tiče njegovega "konkurenta",, katerega avtor je bil Howard Eiken za njegovo izvajanje, zahteva prisotnost več pnevmatik. Poleg tega se Harvardska arhitektura računalniškega sistema od Princetona razlikuje po tem, da je njeno izvajanje z zadostno kompleksnostjo sheme hitrejše. To je posledica dejstva, da v verziji von Neumanna pomnilniških programov in podatkov morda ni na voljo hkrati.

Arhitektura Harvarda proti Princetonu

Kot veste, so glavne komponente računalnika ALU in pomnilnik. Očitno so manjši vodnikiMed njimi je bolje. S tega vidika in ob upoštevanju tehničnih zmožnosti, ki so se zgodile pred koncem šestdesetih let prejšnjega stoletja, je nedvomno vodila Neumanova arhitektura. Prav ta je bila osnova za oblikovanje procesorjev RISC.


Vendar znanstveni in tehnološki napredek ni ostal mirujoč in polprevodniki so se pojavili v 70. letih 20. stoletja. Z njihovo pomočjo je bilo mogoče ustvariti veliko mikrokonduktorjev, kar je odpravilo problem uporabe velikega števila stikov in pripeljalo do obdobja harvardske arhitekture.

Nadaljnje soočenje

Pojav predelovalcev, ki so se razvili na podlagi harvardske arhitekture, se je srečal brez velikega navdušenja, saj takrat ni obstajal, kar bi lahko prineslo oprijemljive koristi njihove uporabe. Zlasti zaradi dejstva, da niso mogli delovati na visokih frekvencah, so jih imenovali predelovalci za revne. Stanje s povpraševanjem po harvardski arhitekturi se je spremenilo po pojavu Apple I. Deloval je na 8-bitnem MOS 6502 procesorju, ki je deloval na Harvardski arhitekturi in operacijskem sistemu Apple DOS. Preprostost operacijskega sistema je nadomestila kompleksna zasnova procesorja, imenovana CISC. Imel je ločeno 16-bitno naslovno vodilo in dovolil samovoljno manipulacijo registrov. Procesor CISC je imel produktivnost, ki je večkrat presegla vse obstoječe. Po tem je IBM ponovil zamisel o Appleu z izdelavo osebnega računalnika IBM PC z procesorjem Intel, ki je deloval v skladu s konceptom harvardske arhitekture. Kot operacijski sistem Microsoft je izdelek -Microsoft DOS. Sistemi s to sestavo se imenujejo Wintel.

Slabosti Harvardske računalniške arhitekture

Za delovanje procesorjev CISC je bilo treba plačati dvojno /trojno število stikov. To ni le postalo razlog za njegovo pregrevanje, temveč tudi omejilo njegovo velikost. Povprečno vsakih 20 odstotkov rasti produktivnosti Harvardskega procesorja se je poraba energije povečala na 50 odstotkov. Da bi rešili ta problem, so izumili večjedrne procesorje, v katerih se je zmanjšala frekvenca vsakega posameznega jedra, v celotni produktivnosti pa so presegli celo razpršeno mononuklearno jedro.

Vpliv Harvardske in Princetonske arhitekture na konstrukcijo računalniških sistemov na nadaljnji razvoj računalniške matematike

Prehod na večjedrno VS je privedel do konca obdobja klasičnega programiranja, saj je bilo za večnitno računalništvo potrebno spremeniti klasične programske algoritme, zgrajene na diagramih poteka . Vse to je pripeljalo do razkoraka med zmogljivostmi računalnika in obstoječimi zmogljivostmi računalniške matematike. Problem je bil zapleten po dokazu Amdalovega zakona, da je nemogoče razviti popolnoma paraleliziran računalniški algoritem, to je, v katerem ne bi bilo dela zaporednih operacij.

Moderna računalniška arhitektura

Danes obstajajo računalniki z različnimi tipi in celo hibridnimi arhitekturami. Vendar pa so glavna načela, ki jih opredeljujejo:

Upravljanje programske opreme. Omogoča vam avtomatizacijoproces računalništva na računalniku. V skladu s tem načelom se odločitev o kateri koli nalogi izvede v programu, ki določa zaporedje dejanj PC.

Načelo programa, shranjenega v spominu. Vsebuje zahtevo za predstavitev ukazov v obliki številk, kot je to v primeru podatkov in njihovo obdelavo na enak način kot številke. Istočasno se naloži v RAM, preden se začne, kar omogoča pospešitev postopka izvršitve.

Načelo naključnega dostopa do računalniškega spomina. Elementi programa in podatki se zapišejo v katerikoli kraj VP. Ta rešitev vam omogoča dostop do določenega območja pomnilnika brez revizije prejšnjega.

Zdaj veste, kaj se Harvardska arhitektura razlikuje od Princetona in kakšen je njihov pomen za razvoj računalništva. Morda se bodo sčasoma pojavila nova načela za izgradnjo računalniških sistemov, ki vam bodo omogočila doseganje rezultatov, ki se danes zdijo fantastični.