Globalna struktura računarskog sistema - Fon Nojmanova Mašina

itc » Struktura i arhitektura računara » Globalna struktura računarskog sistema

Delovi fon Nojmanovog izveštaja o EDVAC-u:

  • …. pošto je takav uređaj prvenstveno računar, on bi trebao dosta često da izvodi osnovne aritmetičke operacije. Te operacije su sabiranje, oduzimanje, množenje i deljenje. Stoga je razumljivo da treba da sadrži specijalizovane organe koji obavljaju te operacije … U svakom slučaju, kao poseban deo treba da postoji centralni aritmetički (eng. central arithmetical) organ, CA računara.
  • Logička kontrola uredjaja, tj. redosleda mogućih operacija može da bude izvedena mnogo efikasnije od strane centralnog organa za upravljanje. Kako uređaj treba da bude prilagodljiv, tj. da bude za opšte namene, mora da postoji razlika izmedju specifičnih instrukcija koje definišu pojedinačni problem i služe za njegovo rešavanje, i opštih, za upravljačke organe koji nadgledaju kako se izvode te specifične instrukcije … Pod centralnim upravljanjem (eng. central control), CC podrazumevamo drugu od prethodnih funkcija, a organi koji je sprovode formiraju drugi specifičan deo računara.
  • Bilo koji uređaj koji izvodi dugačak i komplikovan niz operacija (posebno izračunavanja) mora da ima odgovarajuću memorijuInstrukcija koja upravlja specifičnim problemom može da sadrži odgovarajući materijal … Ovaj materijal mora da se pamti … U svakom slučaju, ukupna memorija (eng. memory), M čini treći specifični deo računara …
  • Specifični delovi CA, CC (dalje označeni sa C) i M odgovaraju asocijativnim neuronima ljudskog nervnog sistema. Ostaje još da se govori o ekvivalentu senzora i motorike neurona. Taj ekvivalent predstavlja ulazne i izlazne organe uredjaja … Uređaj mora da podržava ulaz i izlaz preko kontakta sa nekim specifičnim medijumom tog tipa. Taj medijum koji ćemo nazvati medijum za spoljašnje snimanje (eng. recording) uredjaja, R …
  • Uređaj mora da ima organe za prenošenje informacija od R ka specifičnim delovima C i M. Ti organi formiraju četvrti specifični deo računara, ulaz, I. Videće se da je najbolje vršiti sve transfere iz R (preko I) u M, a nikada direktno iz C …
  • Uređaj mora da ima organe za prenošenje … iz specifičnih delova C i M u R. Ti organi formiraju peti specifični deo računara, izlaz, O. Videće se da je opet najbolje vršiti sve transfere iz M (preko O) u R, a nikada direktno iz C …

Kao što se iz teksta vidi, fon Nojman je pokušao da napravi analogiju izmedju čoveka i predložene strukture svoje mašine.

Fon Nojmanova (von Neumann) mašina

Struktura savremenog računara veoma je slična strukturi fon Nojmanove mašine (projektovane kasnih 1940. godina), pa se za savremene elektronske računare kaže da u osnovi imaju fon Nojmanovu arhitekturu.
Opišimo ukratko strukturu fon Nojmanove mašine (o teorijskoj osnovi fon Nojmanove mašine, tzv. fon Nojmanovom automatu, biće kasnije reči).

Elementarni fizički objekat fon Nojmanove mašine (pa i savremenih elektronskih računara – elektronska cev, tanzistor), koji može da bude u 2 diskretna stanja

  • protiče struja
  • ne protiče struja,

tj. da "registruje" binarnu cifru 0 ili 1, naziva se ćelija.

U ćeliji se može prikazati jedna binarna cifra tj. jedan bit informacije (engl. "binary digit" – binarna cifra).
Ćelije se u fon Nojmanovoj mašini organizuju u nizove fiksne dužine koji se nazivaju registri.

Fon Nojmanova mašina se sastojala od procesora (engl. Central Processing Unit – CPU) i memorije (slika 1.1).

CPU se sastojao od upravljačke jedinice, aritmetičke jedinice i ulazno/izlazne jedinice. Aritmetička jedinica je sadržavala i dva specijalna registra, akumulator i registar podataka R.
Memorija je sadržavala instrukcije (program) i podatke.
Memorija se sastojala od 1024 registra od kojih je svaki imao svoju adresu (mesto, lokaciju) – broj od 1 do 1024, a svaki registar je imao po 40 bita.
Sadržaj svakog registra mogao je da se interpretira kao jedan ceo broj u binarnom obliku, ili kao dve (20-bitne) instrukcije.
Program se sastojao od niza binarnih instrukcija (instrukcija zapisanih binarnom azbukom), tj. bio je na mašinskom jeziku

Fon Nojmanova mašina imala je sledeće karakteristike:

Podaci.
Celi brojevi bili su jedini oblik podataka. Oni su predstavljani u binarnom obliku.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under GNU Free Documentation License.