Принципите на Фон Нойман в компютърните системи

Бързото развитие на електронните изчислителни системи през ХХ век постави въпроса за необходимостта от разработване на принципи за структурата на електронните системи, които да оптимизират максимално работата им. Това са така наречените принципи на фон Нойман, предложени през 1946 г. от трима учени и математици от Университета на Пенсилвания: Джон фон Нойман, Артър Беркс и Херман Холщайн. Интересното е, че името на първия вече е било широко известно по това време в научната общност, в резултат на което авторитетът избута на заден план имената на другите разработчици. В тази статия е предложена нова компютърна архитектура. Принципите на основното съдържание на фон Нойман изтъкват необходимостта от използване на двоична кодова система за представяне на информация в системата. Освен това, идеята беше да се предложи ефективност на използването на една памет за програмите и за базата данни.

Принципи на компютърната работа на фон Нойман

• адресирано памет. памет в своята структура трябва да се състои от номерирани клетки. И двете команди и информативни данни се съхраняват в тези клетки като двоичен код. За процесорен достъп до тях се използват адресите (всъщност номерата на съответните клетки).
• софтуер управление. принципи Фон Нойман приема, че всички изчисления в структурата на алгоритъма за решаване на проблема трябва да бъдат представени като програма, която от своя страна се състои от специфична последователност от команди, всяка от които е отговорна за един от няколко операции, използвани от системата. Командите се съхраняват в клетките на паметта и се изпълняват по реда на клетките. Принципите на фон Нойман също предполагат, че тази последователност може да бъде променена, ако е необходимо и с помощта на специални команди.
• Еднородност на паметта. И двете команди и информативни данни се съхраняват в една памет, следователно те могат да бъдат външно неразличими. Те се разпознават само по начина, по който се използват. Това ви позволява да извършвате същите операции на отборите като на номера, като по този начин се отваря допълнителна серия от възможности. Например, ако циклично променяте структурата на адреса на команда, можете да се уверите, че системата има достъп до последователни елементи от дървото с данни. Такива техники се наричат ​​модификации на командите. В същото време трябва да се отбележи, че в съвременното програмиране те не са са добре дошли. И все пак те имат полезно свойство, което е, че командата на една програма може да бъде получена в резултат на действие на друга програма. Например, тази техника е в основата на т. Нар. Превод, т.е. превод на програмен текст от висок език на език, достъпен за определена компютърна система. Това и следните принципи на фон Нойман са от съществено значение във всяка архитектура.
• Двоично кодиране. Това означава кодиране на цялата информация от данни и команди чрез системата от двоични цифри 0 и 1. Последователността на тези цифри определя цялата ширина на възможностите на системата. Такава последователност се нарича поле.