Was ist die Designphilosophie des von Neumann-Computers?

Die Designphilosophie des von Neumann-Computers lautet: 1. „Programme und Daten werden in binärer Form dargestellt“; in einem Computer, der Programme speichert, werden Daten und Anweisungen in binärer Form im Speicher gespeichert. 2. „Gespeicherte Programmsteuerung“: Das Programm wird in den Computer eingegeben und im internen Speicher gespeichert (Speicherprinzip). Während des Betriebs ruft der Controller die im internen Speicher gespeicherten Anweisungen in Adressreihenfolge ab. und dann Analysieren Sie den Befehl, führen Sie die Funktion des Befehls aus, wenn Sie auf einen Übertragungsbefehl stoßen, übertragen Sie ihn an die Übertragungsadresse und greifen Sie dann in der Adressreihenfolge auf die Anweisungen zu (Programmsteuerung).

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Von-Neumann-Computer (ein elektronischer Digitalcomputer, der den von-Neumann-Systemmechanismus verwendet) bezieht sich im Allgemeinen auf die von-Neumann-Maschine, einen Computer, der auf der Grundlage des von Neumann vorgeschlagenen Konzepts für gespeicherte Programme entwickelt wurde. Die Hauptmerkmale sind: Anweisungen und Daten werden in binärer Form im Speicher gespeichert. Anweisungen werden entsprechend der Reihenfolge ausgeführt, in der sie gespeichert sind.

Die Von-Neumann-Architektur, auch Von-Neumann-Modell oder Princeton-Architektur genannt, ist ein Computer, der Programmanweisungsspeicher und Datenspeicher-Designkonzeptstruktur kombiniert. Der auf der von-Neumann-Struktur basierende Computer wird als von-Neumann-Computer oder auch als Computer mit gespeicherten Programmen bezeichnet.

Die Designidee des Von-Neumann-Computers

Die Hauptdesignidee des Von-Neumann-Computers ist: Das Zahlensystem des Digitalcomputers übernimmt das Binärsystem; der Computer sollte entsprechend der Programmsequenz ausgeführt werden. 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.

Programme und Daten werden binär dargestellt

In einem Computer, der Programme speichert, werden Daten und Anweisungen in binärer Form im Speicher abgelegt. Den im Speicher gespeicherten Inhalten nach zu urteilen, gibt es keinen Unterschied zwischen den beiden. Beide sind Codesequenzen, die aus 0 und 1 bestehen, aber ihre jeweilige vereinbarte Bedeutung ist unterschiedlich.

Wenn der Computer Anweisungen liest, behandelt er die vom Computer gelesenen Informationen als Anweisungen. Wenn er Daten liest, behandelt 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.

Speicherprogrammsteuerung

Speicherprogrammsteuerung ist gespeichertes Programm und Programmsteuerung. Das Programm wird in den Computer eingegeben und im internen Speicher gespeichert (Speicherprinzip). Während des Betriebs entnimmt die Steuerung das gespeicherte Programm Speicher in der Reihenfolge der Adressen (Zugriffsanweisungen in der Adressreihenfolge), dann die Anweisung analysieren, die Funktion der Anweisung ausführen, wenn eine Übertragungsanweisung auftritt, zur Übertragungsadresse übertragen und dann in der Adressreihenfolge auf die Anweisungen zugreifen (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 um verschiedene arithmetische Operationen durchzuführen, z. B. logische Operationen und Datenübertragung; in der Lage zu sein, die Richtung des Programms nach Bedarf zu steuern und die koordinierten Operationen verschiedener Komponenten der Maschine gemäß den Anweisungen zu steuern; dem Benutzer nach Bedarf zur Verfügung gestellt.

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 transformiert, z. B. durch die Verwendung mehrerer Verarbeitungskomponenten zur Bildung eines Pipeline-Prozesses und die Verwendung von Zeitüberlappungen zur Verbesserung der Verarbeitungseffizienz. Ein weiteres Beispiel ist die Bildung einer Array-Maschine Struktur, die einen einzelnen Befehlsstrom und mehrere Datenströme bildet, 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) Ändern Sie grundlegend die Steuerungsfluss-Antriebsmethode der Von-Neumann-Maschine. Beispielsweise können in einem Datenflusscomputer, der einen datenflussgesteuerten Arbeitsmodus verwendet, die relevanten Anweisungen parallel ausgeführt werden, 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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