Was ist die Grundidee eines von Neumann-Computers?

Die Grundidee des von Neumann-Computers ist: Programme und Daten werden binär dargestellt und die Programmsteuerung gespeichert. Bei einem Computer wird das Programm (einschließlich Anweisungen und Daten) im Voraus im Hauptspeicher gespeichert. Wenn der Computer das Programm ausführt, kann er die Anweisungen automatisch und kontinuierlich aus dem Speicher abrufen und die darin gespeicherten Daten und Anweisungen ausführen binäre Form im Speicher.

Die Umgebung dieses Artikels: Windows10, Dell G3.

Die Grundidee des von Neumann-Computers ist: Programme und Daten werden in binärer Form ausgedrückt und gespeicherte Programmsteuerung (d. h. gespeicherte Programme und Programmsteuerung).

Programme und Daten werden binär dargestellt:

In einem Computer, der Programme speichert, werden Daten und Anweisungen in binärer Form im Speicher abgelegt. Hinsichtlich der im Speicher abgelegten Inhalte gibt es zwischen beiden keinen Unterschied. Es handelt sich bei allen um Codesequenzen, die aus 0 und 1 bestehen, ihre jeweils vereinbarten Bedeutungen sind jedoch unterschiedlich. Wenn der Computer Anweisungen liest, betrachtet er die vom Computer gelesenen Informationen als Anweisungen; wenn er Daten liest, betrachtet er die vom Computer gelesenen Informationen als Operanden. Daten und Anweisungen wurden bei der Softwarekompilierung unterschieden, sodass es unter normalen Umständen nicht zu Verwechslungen zwischen den beiden kommt. Manchmal bezeichnen wir die im Speicher gespeicherten Daten und Anweisungen auch als Daten, da die Programminformationen selbst auch als zu verarbeitendes Objekt zur Verarbeitung verwendet werden können. Beim Kompilieren gegen ein Programm wird beispielsweise das Quellprogramm als verarbeitet zu bearbeitendes Objekt.

Gespeicherte Programmsteuerung ist eine gespeicherte Programm- und Programmsteuerung. Das Programm wird in den Computer eingegeben und im internen Speicher gespeichert (Speicherprinzip). Während des Betriebs ruft die Steuerung die im internen Speicher gespeicherten Anweisungen in der Reihenfolge ihrer Adresse ab. Drücken Sie „Zugriff auf Anweisungen in der Reihenfolge der Adressen“, analysieren Sie dann die Anweisungen, führen Sie die Funktion der Anweisungen aus, und wenn Sie auf eine Übertragungsanweisung stoßen, übertragen Sie sie an die Übertragungsadresse und greifen Sie dann in der Reihenfolge der Adressen auf die Anweisungen zu (Programmsteuerung).

Wissen erweitern:

Computer vom Typ Von Neumann haben im Allgemeinen die folgenden fünf Funktionen: Sie müssen in der Lage sein, Programme, Daten, Zwischenergebnisse und endgültige Betriebsergebnisse langfristig zu speichern verschiedene arithmetische und logische Datenverarbeitungsfunktionen wie Berechnung und Datenübertragung; die Fähigkeit, die Richtung des Programms nach Bedarf zu steuern und die koordinierten Vorgänge verschiedener Komponenten der Maschine gemäß den Anweisungen zu steuern; Benutzer nach Bedarf.

Computer vom Typ Von Neumann verwenden im Wesentlichen einen seriellen sequentiellen Verarbeitungsmechanismus. Auch wenn die relevanten Daten vorbereitet wurden, muss die Reihenfolge der Anweisungen einzeln ausgeführt werden. Eine der grundlegenden Richtungen zur Verbesserung der Computerleistung ist die Parallelverarbeitung. Daher hat man in den letzten Jahren versucht, die Zwänge des traditionellen von Neumann-Systems zu durchbrechen. Dieser Versuch wird als Nicht-Neumannisierung bezeichnet. Die Diskussion über die sogenannte Nicht-Neumannisierung ist immer noch umstritten und es wird allgemein angenommen, dass sie sich in den folgenden drei Aspekten manifestiert.

(1) Im Rahmen des von Neumann-Systems wird die traditionelle von Neumann-Maschine modifiziert, z. B. durch die Verwendung mehrerer Verarbeitungskomponenten, um einen Fließprozess zu bilden.

Ein weiteres Beispiel ist die Zusammensetzung, die auf Zeitüberlappung setzt Die Array-Maschinenstruktur bildet einen einzelnen Befehlsstrom und mehrere Datenströme, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern. Diese Richtungen sind relativ ausgereift und zu Standardstrukturen geworden.

(2) Verwenden Sie mehrere von Neumann-Maschinen, um ein Mehrmaschinensystem zu bilden, das parallele Algorithmusstrukturen unterstützt. Die Forschung in diesem Bereich ist derzeit relativ aktiv.

(3) Die Steuerfluss-Antriebsmethode von Neumann-Maschinen grundlegend ändern. Beispielsweise kann ein Datenflusscomputer, der einen datenflussgesteuerten Arbeitsmodus übernimmt, relevante Anweisungen parallel ausführen, solange die Daten bereit sind. Dies ist ein wirklich nicht-neumannisierter Computer, der neue Perspektiven für die Parallelverarbeitung eröffnet, sich aber aufgrund der Komplexität seiner Steuerung noch in der experimentellen Erforschung befindet.

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