Quelle est la philosophie de conception de l'ordinateur von Neumann ?

La philosophie de conception de l'ordinateur von Neumann est la suivante : 1. "Les programmes et les données sont représentés sous forme binaire" ; dans un ordinateur qui stocke les programmes, les données et les instructions sont stockées dans la mémoire sous forme binaire. 2. « Contrôle du programme stocké » ; le programme est saisi dans l'ordinateur et stocké dans la mémoire interne (principe de stockage). Pendant le fonctionnement, le contrôleur récupère les instructions stockées dans la mémoire interne dans l'ordre des adresses (instructions d'accès dans l'ordre des adresses). puis analysez l'instruction, exécutez la fonction de l'instruction, lorsque vous rencontrez une instruction de transfert, transférez vers l'adresse de transfert, puis accédez aux instructions dans l'ordre d'adresse (contrôle du programme).

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

L'ordinateur Von Neumann (un ordinateur numérique électronique utilisant le mécanisme du système von Neumann) fait généralement référence à la machine von Neumann, un ordinateur conçu sur la base du concept de programme stocké proposé par von Neumann. Les principales caractéristiques sont les suivantes : les instructions et les données sont stockées sous forme binaire dans la mémoire ; les instructions sont exécutées selon l'ordre dans lequel elles sont stockées.

L'architecture von Neumann, également connue sous le nom de modèle Von Neumann ou architecture Princeton, est un ordinateur qui combine la mémoire d'instructions de programme et la structure conceptuelle de la mémoire de données. L'ordinateur conçu sur la base de la structure de von Neumann est appelé ordinateur de von Neumann, également connu sous le nom d'ordinateur à programme stocké.

L'idée de conception de l'ordinateur de von Neumann

L'idée de conception principale de l'ordinateur de type von Neumann est la suivante : le système numérique de l'ordinateur numérique adopte le système binaire ; l'ordinateur doit s'exécuter selon la séquence du programme. Dans un ordinateur, le programme (y compris les instructions et les données) est stocké à l'avance dans la mémoire principale. Lorsque l'ordinateur exécute le programme, il peut récupérer automatiquement et en continu les instructions de la mémoire et les exécuter dans les données et les instructions. forme binaire en mémoire.

Les programmes et les données sont représentés sous forme binaire

Dans un ordinateur qui stocke les programmes, les données et les instructions sont stockées sous forme binaire dans la mémoire. À en juger par le contenu stocké dans la mémoire, il n’y a aucune différence entre les deux. Ce sont tous deux des séquences de codes composées de 0 et de 1, mais leurs significations respectives convenues sont différentes.

Lorsque l'ordinateur lit des instructions, il traite les informations lues sur l'ordinateur comme des instructions ; lorsqu'il lit des données, il traite les informations lues sur l'ordinateur comme des opérandes. Les données et les instructions ont été distinguées lors de la compilation du logiciel ; dans des circonstances normales, il n'y aura donc aucune confusion entre les deux. Parfois, nous appelons également les données et les instructions stockées dans la mémoire, car les informations du programme elles-mêmes peuvent également être utilisées comme un objet à traiter. Par exemple, lors de la compilation d'un programme, le programme source est traité comme un objet. objet à traiter.

Contrôle du programme stocké

Le contrôle du programme stocké est un programme stocké et un contrôle de programme. Le programme est entré dans l'ordinateur et stocké dans la mémoire interne (principe de stockage). Pendant le fonctionnement, le contrôleur extrait le programme stocké en interne. Mémoire par ordre d'adresses. Instructions dans l'instruction (instructions d'accès dans l'ordre d'adresse), puis analysez l'instruction, exécutez la fonction de l'instruction, lorsque vous rencontrez une instruction de transfert, transférez à l'adresse de transfert, puis accédez aux instructions dans l'ordre d'adresse. (contrôle du programme).

Développer les connaissances :

Les ordinateurs de type Von Neumann ont généralement les cinq fonctions suivantes : ils doivent pouvoir mémoriser à long terme les programmes, les données, les résultats intermédiaires et les résultats finaux de fonctionnement ; effectuer diverses opérations arithmétiques. Capacité à traiter des données telles que des opérations logiques et la transmission de données ; être capable de contrôler la direction du programme selon les besoins et de contrôler les opérations coordonnées de divers composants de la machine conformément aux instructions ; être capable de transmettre les résultats du traitement aux utilisateurs ; requis.

Les ordinateurs de type Von Neumann adoptent essentiellement un mécanisme de travail de traitement séquentiel en série Même si les données pertinentes ont été préparées, la séquence d'instructions doit être exécutée une par une. L'une des orientations fondamentales pour améliorer les performances des ordinateurs est le traitement parallèle. Par conséquent, ces dernières années, les gens ont cherché à briser les contraintes du système von Neumann traditionnel. Cet effort est appelé non-neumannisation. La discussion sur ce qu’on appelle la non-neumannisation est encore controversée et on pense généralement qu’elle se manifeste sous les trois aspects suivants.

(1) Dans le cadre du système von Neumann, la machine von Neumann traditionnelle est transformée, par exemple en utilisant plusieurs composants de traitement pour former un traitement en pipeline et en s'appuyant sur un chevauchement temporel pour améliorer l'efficacité du traitement ou en formant une structure de machine en réseau, en formant ; un seul flux d'instructions et plusieurs flux de données pour améliorer la vitesse de traitement. Ces directions sont devenues relativement matures et sont devenues des structures standard ;

(2) Utiliser plusieurs machines de von Neumann pour former un système multi-machine afin de prendre en charge des structures d'algorithmes parallèles. La recherche dans ce domaine est actuellement relativement active ;

(3) Changer fondamentalement la méthode de pilotage du flux de contrôle de la machine von Neumann. Par exemple, dans un ordinateur de flux de données qui adopte un mode de travail piloté par flux de données, tant que les données sont prêtes, les instructions pertinentes peuvent être exécutées en parallèle. Il s'agit d'un ordinateur véritablement non neumannisé qui ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement parallèle, mais qui fait encore l'objet d'une exploration expérimentale en raison de la complexité du contrôle.

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