01. Принципы фон Неймана

Принципы фон Неймана ............................................................................................................................. 1
Четыре основных блока компьютера ................................................................................................. 1
Принцип двоичного кодирования ........................................................................................................ 1
Принцип программного управления ................................................................................................... 2
Принцип однородности памяти ........................................................................................................... 2
Принцип адресности ............................................................................................................................ 2
Принципы фон Неймана
Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, сформулированных
американским ученым, одним из отцов кибернетики Джоном фон Нейманом. Впервые эти
принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945 г. в его предложениях по машине
EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой программой, т.е. с
программой, запомненной в памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого
подобного устройства. В целом эти принципы сводятся к следующему:
1) Основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления,
арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода.
2) Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые
словами.
3) Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые
определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность
команд, представляющая алгоритм, называется программой.
4) Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются
по способу использования, но не по способу кодирования.
5) Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно,
называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению,
путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная
алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно
определяемом программой.
Компьютеры,
построенные
фон-Неймановского типа.
на
этих
принципах,
называются
машинами
Другими словами, указанные 5 принципов фон Неймана могут быть сформулированы как
Четыре основных блока компьютера
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков:



Устройства ввода/вывода информации
Память компьютера
Процессор, состоящий из
o устройства управления и
o арифметико-логического устройства
Принцип двоичного кодирования
Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью
двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые
словами.
Принцип программного управления
предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются
процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что
хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно
выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресности
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в
произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в
них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе
выполнения программы с использованием присвоенных имен.