Von Neumann maritrano: tantaran'ny fisehoan-javatra ny teny hoe

Ny trano any of Neumann, fantatra ihany koa ho toy ny of Neumann modely, na Princeton maritrano, miorina amin'ny fomba voafaritra ao 1945, mpahay matematika sy fizika John of Neumann ao amin'ny tatitra "Ny voalohany volavolan-" ny solosaina EDVAC.

Ny faritra maritrano

Ny tatitra momba ny maritrano of Neumann sary ny elektronika solosaina amin'ny faritra nomerika ahitana ny fanodinana vondrona, ahitana:

• rafitrisa lojika ny vondrona;
• firaketana ny processeur;
• ny fanaraha-maso ny rafitra ahitana ny fampianarana boky firaketana sy ny fandaharana latabatra;
• mitahiry ny fahatsiarovana ho an'ny angon-drakitra;
• fitaovana fitahirizana ny ivelany;
• fahan'ny sy ny output rafitra.

Ny hevitry ny fampandrosoana Nizara ao ny zava-misy fa ny fanazavana voatahiry ao amin'ny ordinatera fanazavana azo ampiasaina ny fandaharana, izay ny fandidiana, angon-drakitra voafantina tsy azo nilalao tamin'izany andro izany, satria mizara ny fiara fitateram-bahoaka iraisana. Efa voalaza ao amin'ny "drafitra voalohany", izay mamaritra ny mpahay siansa nieritreritra izay tokony ho maritrano. Von Neumann atao hoe toe-javatra io "bottleneck", izay matetika no mametra ny fampisehoana ny rafitra.

Ny fitsipiky ny of Neumann maritrano

Digital solosaina - ny solosaina, mitahiry ny fandaharana izay fandaharana ahitana toromarika, angona mamaky teny, fanoratana, ary koa ny fidirana kisendrasendra fitadidiana (RAM). Fitsipiky ny Maritrano nataon'i John of Neumann ny voasoritra tao amin'ny asany "Ny tetikasa voalohany." Araka ny heviny, voatahiry ao amin'ny ordinatera fandaharana fahatsiarovana dia ny fanatsarana eo amin'ny fanaraha-maso ny ordinatera, toy ny ENIAC. Ny farany dia baikoina amin'ny alalan'ny fametrahana ny Switches, sy ny fampidirana ny Patch, niafara tamin'ny tahirin-kevitra sy ny fanaraha-maso ny tambazotra famantarana eo amin'ny samihafa Functional biriky. Ao ny ankamaroan'ny fahatsiarovana koa ampiasain'ny ordinatera maoderina toy izany. Izao no solosaina maritrano of Neumann Tsy mitovy, ohatra, avy any Harvard, ka tsy mampiasa ny tena sy ny cache fahatsiarovana.

prehistory

Ny voalohany dia nomena ny ordinatera fandaharana raikitra. Ny sasany dia mbola mampiasa ordinatera tsotra famolavolana io na tsotra na tanjon'ny fiofanana. Ohatra, ny biraonao fanaovana kajy ihany koa ny solosaina amin'ny fandaharana raikitra. Afaka miasa amin'ny fototry ny matematika, nefa dia tsy azo ampiasaina ho toy ny teny processeur , na lalao hampionona. Manova ny fandaharam-potoana raikitra milina mitaky rewiring, rafitra na fandaminana indray ny fitaovana. Ny voalohany tsy izany ordinatera tery izany Izy Araka novolavolaina voalohany sy ny tanjona ara-tsiansa. Reprogramming niseho be tatỳ aoriana, dia teo ihany ny dingana mafy, satria ny andian-tsoratra sy ny kisary sy ny banknotes mifarana amin'ny antsipirihany fikasana. Indrindra fa sarotra dia ny dingan'ny maoderina ny milina fanarenana ara-batana fantsona. Mety haka telo herinandro fametrahana amin'ny ENIAC sy miezaka ny hanao izany asa.

A new hevitra

Tamin'ny solosaina, mitahiry ny fandaharana ho fahatsiarovana, niova ny zava-drehetra. Voatahiry ao fahatsiarovana, dia famolavolana amin'ny napetraka ny torolalana. Midika izany fa ny milina afaka mahazo avy hatrany ny hametraka ny torolalana mba hanatanteraka ny kajikajy.

Ny famolavolana ny fandaharan'asa toy izany dia mifamatotra amin'ny tena manova ny fehezan-dalàna. Ny iray amin'ireo zavamaniry voalohany ho an'ny zavatra toy izany dia tokony ho algorithm hampitombo na raha tsy izany dia hanova ny adiresy anisan'ny didy. Napetraka tanana izy tamin'ny fiandohan'ny teti-dratsy. Nanjary zava-dehibe, rehefa tsy fanondroana firaketana sy ankolaka niresaka lasa nanana toetra mahazatra ny solosaina rafitry ny John of Neumann milina. Fampiasana hafa - mba ampidiro rakitra ampiasaina matetika ao amin'ny renirano ny didy miaraka amin'ny vahaolana avy hatrany. Fa ny tena manova ny fehezan-dalàna be dia be no nanakiana hatraiza satria matetika sarotra ny mahatakatra sy ny debug. Ankoatra izany, izy koa hita fa tsy mahomby eo amin'ny fananahana sy ny caching processors tetika maoderina.

Amin'ny ankapobeny, ny fahafahana hitondra ny toromarika toy ny akora - izao no mampanan-assemblers, compilers, assemblers, loaders ary fitaovana hafa amin'ny mety ho zavatra ny fandaharana mandeha ho azy. Dia azo lazaina, ny hanoratra programa izay manoratra fandaharana. Ao amin'ny ambaratonga kely kokoa, miverimberina mafy fahan'ny sy Output asa, toy ny BitBlt-sary manipulations faran'izay tsotra na Pixel sy vertex shaders ankehitriny 3D-sary, efa hita fa tsy mahomby ny mihazakazaka tsy misy mpampiasa fitaovana.

Development ny foto-kevitra voatahiry ao amin'ny fandaharana fahatsiarovana

, Mpahay matematika Alan Turing, izay efa liana amin'ny olana ny matematika lojika taorian'ny lahatenin'ny Max Newman ao amin'ny Oniversiten'i Cambridge, dia nanoratra lahatsoratra iray tamin'ny 1936, dia nivoaka tao amin'ny fanontana ny London matematika Society. Ao izany, dia namaritra ny kidaladalan'ny milina, izay nantsoiny hoe "milina computing rehetra izao", ary izay fantatra ankehitriny hoe ny milina Turing manerana izao rehetra izao. Nanana tsy manam-petra fitehirizana (ankehitriny voambolana - fahatsiarovana), izay nirakitra na toromarika sy ny tahirin-kevitra, izay noforonina sy ny trano. Von Neumann nanjary nahalala ny Turing amin'ny fotoana fony izy nitsidika mpampianatra ao amin'ny Cambridge tamin'ny 1935, ary Ary rehefa afaka niaro ny doctorat ao amin'ny Turing dissertation Institute for Advanced Fianarana any Princeton (New Jersey) tamin'ny 1936-1937.

Ji tsy miankina Presper Eckert sy Dzhon Mochli, izay lasa ENIAC Sekoly Engineering elektrika any amin'ny Oniversiten'i Pennsylvanie, dia nanoratra momba ny foto-kevitry ny milina, izay mitahiry ny fandaharana ho fahatsiarovana tamin'ny Desambra 1943. Rehefa mieritreritra milina vaovao, ny EDVAC, Eckert nanoratra tamin'ny Janoary 1944 fa ho mitahiry ny tahirin-kevitra sy fandaharana ao amin'ny fitaovana vaovao addressable fahatsiarovana mampiasa metaly volavelona ela. Io no fotoana voalohany ny fanorenana ny fanao milina izay mitahiry ny fandaharana ho fahatsiarovana no nanolo-kevitra. Etsy an-danin'izany, dia izy sy Mauchly tsy mahafantatra ny asan'ny Turing (sary etsy ambany).

Computer maritrano: Von Neumann fitsipika

Von Neumann dia tafiditra tao amin'ny "Manhattan Tetikasa" tao amin'ny National Laboratory ao Los Alamos, izay nitaky goavana be ny computation. Tsy nahasarika azy ho any amin'ny tetikasa ao amin'ny antenatenan'ny taona 1944 ENIAC. Tao no nanatevin-daharana ny fifanakalozan-kevitra eo amin'ny fampandrosoana EDVAC solosaina. Tao anatin'ny vondrona io, dia nanoratra taratasy mitondra ny lohateny hoe "Ny tatitra voalohany momba ny volavolan-EDVAC», miorina amin'ny asan'ny Eckert sy Mauchly. Tena mbola tsy vita ny mpiara-miasa aminy, rehefa nizara Goldstein tetikasa amin'ny of Neumann (teny an-dalana, sy Mauchly Eckert dia gaga vaovao ity). Ity tahirin-kevitra efa namaky ny am-polony ny mpiara-miasa aminy of Neumann tany Amerika sy Eoropa ary Nisy vokany lalina eo amin'ny sehatra manaraka ny solosaina fampandrosoana.

Ireo fitsipika fototry ny of Neumann maritrano, araka izay niainga tao amin'ny "voalohany fivoahana; izany" Nahazo malalaka lazan'ny, raha Turing nanarona ny tatitra momba ny elektronika fanaovana kajy, izay efa voalaza amin'ny an-tsipiriany ao amin'ny injeniera sy ny fandaharana. Izany dia efa nilaza sy ny fanolorana ny mpanoratra ny fiara, izay nantsoina hoe ny Automatic computing Engine (Ace). Dia nanolotra azy ho any amin'ny komity mpanatanteraka ny British National Laboratory Physical tamin'ny 1946. Rehefa afaka kelikely, na dia ny fahombiazan'ny fampiharana ny teti-dratsy isan-karazany Ace no novokarina.

hanomboka tetikasa

Ary ny tetikasa an'i of Neumann sy Turing antontan-taratasy mamaritra ny solosaina mitahiry ho fahatsiarovana fandaharana manokana, fa ny lahatsoratra Von Neumann nahavita mivezivezy lehibe kokoa eo amin'ny fiaraha-monina, sy ny solosaina maritrano nanjary fantatra amin'ny anarana hoe John of Neumann maritrano.

Tamin'ny 1945, ny Profesora Neumann, izay dia niasa tao amin'ny sekoly injeniera tany Filadelfia, izay ENIAC voalohany naorina, navoaka ho an'ny ny mpiara-miasa aminy nitatitra ny lojika dizitaly famolavolana ny solosaina. Ny tatitra dia manome soso-kevitra iray somary antsipiriany ho an'ny fanorenana ny milina, izay efa nanomboka lasa fantatra amin'ny hoe EDVAC. Izy dia vao haingana no niorina tany Amerika, fa tatitra dia aingam-panahy ny fananganana ny of Neumann EDSAC.

Maniacs sy ny Joniacs

Tamin'ny 1947, Burks, Goldstein sy of Neumann namoaka tatitra iray hafa, izay nandrakotra ny fanorenana hafa karazana fiara (mitovy tamin'ity indray mitoraka ity), izay tokony ho tena haingana, mahay, angamba, mba hitondra ny fandidiana ny 20.000 isan-tsegondra. Nanamarika izy ireo fa ny olana tsy voavaha tamin'ny fanorenana azy dia ny fampandrosoana ny fahatsiarovana mety tsara, ny votoatin'ny rehetra izay tsy maintsy ho avy hatrany misy. Voalohany, dia nanolo-kevitra ny hampiasa manokana fantsona banga, atao hoe ny Selectron, izay noforonina tao amin'ny Princeton laboratoara. Toy izany dia tahaka ny fantsom lafo, ka hahatonga azy ireo ho tena sarotra, indrindra fa raha mampiasa izany trano. Von Neumann Taty aoriana dia nanapa-kevitra ny hanao fiara mifototra amin'ny fitadidian'i Williams. Io milina, izay vita tamin'ny Jona 1952 tao Princeton, dia lasa be mpahalala MANIAC (na fotsiny Maniacs). Ny endrika dia notakarina avy amin'ny mpamorona eo amin'ny fanorenana ny antsasaky ny ampolony na mihoatra fitaovana toy izany koa, izay ankehitriny naorina tany Amerika sy tantara an-tsary antsoina hoe Johniacs.

zavaboary fitsipika

Ny iray amin'ireo tena maoderina nomerika ordinatera, embodying fampandrosoana sy ny fanatsarana eo amin'ny teknika ny mandeha ho azy elektronika computation efa nampiseho tao amin'ny National Physical Laboratory in Teddington, izay nisy natao ary nanorina ny iray tarika madinika ny mpahay matematika, injeniera sy ny fikarohana injeniera, miaraka amin'ny fanampian'ny maro famokarana injeniera avy amin'ny teny anglisy Electric Company Ltd. Ny fitaovana dia mbola ao amin'ny laboratoara, fa toy ny nitranga fahiny iray lehibe kokoa fototra, izay fantatra amin'ny anarana hoe Automatic computing Engine. Nefa, na dia eo aza ny somary mavesatra kely sy afa-po ny 800 ihany no thermionic valves izany, dia ho tena fifadian-kanina sy ny zavatra maro Ny fisiana ara-milina.

Hevitra fototra sy ny fitsipika saro-takarina amin'ny fampiasana milina fikajiana no namoaka ny Dr. Turing miorina amin'ny iray ihany matematika Society London tamin'ny 1936, fa miasa amin'ny milina toy izany ao amin'ny UK dia tara ny ady. Tamin'ny 1945, ny fandinihana ny olana amin'ny famoronana fitaovana toy izany foana tao amin'ny National Laboratory Physical Dr. Vormsli, Ny Mpitantana Foibe ao amin'ny Department of Matematika Laboratory. Ary nanatevin-daharana ny Turing sy ny kely ekipana manam-pahaizana manokana, sy ny drafitra mialoha 1947 dia ampy nandroso ny manamarina ny fametrahana ny vondrona manokana.

Voalohany ny solosaina ao amin'ny of Neumann maritrano

Ny tetikasa voalohany dia mamaritra ny rafitra izay efa nampiasain'ny maro oniversite sy ny orinasa hanao ny solosaina. Anisan'izany, afa-tsy ILLIAC ORDVAC ary manana fampianarana mifanentana milentika.

Classical of Neumann maritrano no ao ambadik'io hafatra andrana kely Manchester milina (SSEM), nomenay anaram-bosotra Baby ao amin'ny Oniversiten'i Manchester, izay nanao ny voalohany nahomby ny fandefasana ny fitaovana izay mihazona ny fandaharana fitadidiana, 21 Jona 1948.

EDSAC Oniversiten'i Cambridge, ny voalohany solosaina elektronika azo ampiharina toy izany, dia natomboka soa aman-tsara ny fotoana voalohany tamin'ny Mey 1949.

Ny fampandrosoana ny namorona modely

IBM SSEC nanana fahafahana handinika ny torolalana toy ny tahirin-kevitra ary nampiseho ampahibemaso Janoary 27, 1948. Izany fahafahana dia manamafy ny filazana ao amin'ny US Pat. Na izany aza, dia amin'ny ampahany electromechanical milina, fa tsy ny tena elektronika. Amin'ny fomba fanao, dia namaky ny toromarika avy amin'ny taratasy kasety noho ny fahatsiarovana ihany.

Baby no voalohany solosaina elektronika tanteraka ny mihazakazaka ny fandaharana voatahiry. Izany fandaharana factoring nihazakazaka ho 52 minitra, 21 Jona 1948 rehefa avy fanombohana sy ny kajikajy tsotra mizara ny kajy izay mampiseho fa ny isa roa ireo coprime.

ENIAC tamin'ny farany mba hiasa ho toy ny ordinatera faran'izay tsotra ho an'ny namaky-ihany, fa eo amin'ny trano iray ihany, ary efa nasehony tamin'ny Septambra 16, 1948, sy ny fandefasana ny fandaharana voalamina Adele Goldstein noho ny fanampian'ny of Neumann.

BINAC nandritra ny fitsapana maro fandaharana tamin'ny Febroary, Martsa sy Aprily 1949, na dia tsy vita hatramin'ny Septambra 1949. Ankoatra izany, dia fitsapana mihazakazaka nentina avy (ny sasany mahomby) solosaina elektronika hafa, izay mampiavaka ny maritrano. Von Neumann, teny an-dalana, ary nanohy ny asa ny "Manhattan" tetikasa. Izany zavatra maro toy izany ny olona.

Fivoaran'ny ny rafitra fiara fitateram-bahoaka maritrano

Amin'ny alalan'ny ny taona maro, efa any amin'ny 60 sy 70, solosaina amin'ny ankapobeny Lasa kely kokoa sy haingana kokoa, niteraka tao amin'ny evolisiona fa efa nasiam-ny solosaina maritrano of Neumann. Ohatra, ny fampisehoana ny fahan'ny sy ny fahatsiarovana Output fitaovana mamela ny tsirairay, tahirin-kevitra, ary ny toromarika momba ny fomba hampidirana ho any amin'ny tontolo izay ho tsinjaraina, mbola ho fahatsiarovana. Ny rafitra fiara fitateram-bahoaka dia azo ampiasaina mba hanomezana ny rafitra Modular amin'ny kely. Izany dia indraindray dia antsoina hoe ny "lahatra" ny maritrano. Ao am-polony taona tatỳ aoriana, indraindray microcontrollers tsotra tsy mampiasa mampiavaka iray mahazatra modely, mba hampihenana ny vola lany sy ny habeny. Fa lehibe solosaina manaraka ny orina maritrano izany Izy Araka koa endri-javatra mba hanatsarana fampisehoana.