Что такое архитектура фон Неймана?

Архитектура фон Неймана является ранним, влиятельным типом вычислительной структуры. Он состоит в основном из микросхем памяти, которые могут хранить и обрабатывать данные. Каждый чип имеет возможность выполнять различные задачи, в зависимости от того, как на него влияет операция, выполненная перед ним. В соответствии с архитектурой фон Неймана каждый компьютер будет иметь память, механизмы для вывода и ввода, центральное управление, место для центральной арифметики и внешнее хранилище.

Компьютеры с архитектурой фон Неймана известны как хранимые программы. Это означает, что компьютеру не нужны внешние переключатели или другие влияния для запуска. Все инструкции и данные хранятся в оперативной памяти (ОЗУ).

Архитектура фон Неймана была создана в середине 1940-х годов Джоном фон Нейманом, пионером-программистом. Родился в 1903 году, он также написал несколько математических работ с очень влиятельными теориями, которые использовались в течение многих десятилетий. Он описал структуру, необходимую для создания функционального компьютера, в одной из этих статей. Эта структура программирования формирует основу для значительного процента современной вычислительной архитектуры.

До архитектуры фон Неймана компьютеры были скорее разработаны, чем запрограммированы. Когда машина была собрана, она могла выполнять только одну функцию. Чтобы изменить то, что делал компьютер, необходимо было перемонтировать, добавить компоненты или иным образом изменить физическую структуру машины.

В то время как многие современные компьютеры продолжают иметь некоторую базу в архитектуре фон Неймана, некоторые программисты начали отказываться от концепции более эффективных моделей. Феномен, известный как узкое место фон Неймана, является одной из основных проблем со структурой. Проблема с узким местом заключается в том, что операции, которые обрабатывают информацию и данные, совместно используют одну и ту же шину, которая является методом транспортировки для этих элементов. Это влияет на эффективность и общую способность системы.

В наше время архитектуру фон Неймана часто заменяют гарвардской архитектурой. Это также тип хранимой программы. Гарвардская архитектура управляет хранением, данными и инструкциями аналогичным образом, но имеет больше ресурсов для передачи информации. Структура имеет выделенные шины данных для передачи инструкций и памяти, так что одновременно может работать больше функций. Несмотря на рост популярности гарвардской архитектуры, все еще есть те, кто предпочитает более простую архитектуру фон Неймана, которая может быть более доступным форматом для начинающих программистов, в частности.