Слайд 2
Архитектура фон Неймана Принципы Джона фон Неймана Машина фон Неймана Краткая биография Джона фон Неймана Достижения Джона фон Неймана
Слайд 3
Архитектура фон Неймана.
Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера.
Слайд 4
Когда говорят об архитектурефон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.
Слайд 5
Принципы Джона фон Неймана.
“Универсальная вычислительная машина должна содержать несколько основных устройств: арифметики, памяти, управления и связи с оператором. Нужно, чтобы после начала вычислений, работа машины не зависела от оператора”. “Необходимо, чтобы машина могла запоминать некоторым образом не только цифровую информацию, требуемую для данного вычисления, но также и команды, управляющие программой, с помощью которой должны производиться эти вычисления”.
Слайд 6
“Если приказы машине представить с помощью числового кода и если машина сможет каким-то образом отличать число от приказа, то память можно использовать для хранения как чисел, так и приказов” (принцип хранимой программы).
Слайд 7
“Помимо памяти для приказов, должно существовать еще устройство, способное автоматически выполнять приказы, хранящиеся в памяти”.
Слайд 8
“Поскольку машина является вычислительной, в ней должно быть арифметическое устройство, способное складывать, вычитать, умножать и делить”. “Наконец, должно существовать устройство ввода и вывода, с помощью которого осуществляется связь между оператором и машиной”.
Слайд 9
Машина должна работать с двоичными числами, быть электронной, а не механической и выполнять операции последовательно, одна за другой.
Слайд 10
Таким образом, “по фон Нейману” главное место среди функций, выполняемых компьютером, занимают арифметические и логические операции. Для них предусмотрено арифметико-логическое устройство.
Слайд 11
Управление работой АЛУ - и вообще всей машины - осуществляется с помощью устройства управления. (Как правило, в компьютерах устройство управления и арифметико-логическое устройство объединены в единый блок - центральный процессор.) Роль хранилища информации выполняет оперативная память. Здесь хранится информация как для арифметико-логического устройства (данные), так и для устройства управления.
Слайд 12
Машина фон Неймана.
Слайд 13
Краткая биография Джона фон Неймана.
Американский математик и физик Джон фон Нейман был родом из Будапешта. Своими необычайными способностями этот человек стал выделяться очень рано: в шесть лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в восемь освоил основы высшей математики. До 1930-х годов работал в Германии. (1903-1957)
Слайд 14
Он выполнял фундаментальные исследования, связанные с математической логикой, теорией групп, алгеброй операторов, квантовой механикой, статистической физикой, развил теорию игр и теорию автоматов.
Слайд 15
В 1945 году был опубликован доклад фон Неймана, вкотором он наметил основные принципы построения и компоненты современного компьютера. Идеи, отраженные в докладе, развивались, и примерно через год появилась статья “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства”. Здесь важно, что авторы, отвлекшись от электронных ламп и электрических схем,сумели обрисовать формальную организацию компьютера.
Слайд 16
Достижения Джона фон Неймана.
Джон фон Нейман был удостоен высших академических почестей. Он был избран членом Академии точных наук (Лима, Перу), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Ломбардского института наук и литературы, Нидерландской королевской академии наук и искусств, Национальной академии США, почетным доктором многих университетов США и других стран. Джон фон Нейман умер 8 февраля 1957 года.
Слайд 17
Архитектурные принципы организации ЭВМ, указанные Джоном фон Нейманом, долгое время оставались почти неизменными, и лишь в конце 1970-х годов в архитектуре суперЭВМ и матричных процессоров появились отклонения от этих принципов. .
Посмотреть все слайды
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных. В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом. 1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. * Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. ** Команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции - перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины. 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных 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 впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.
3 слайд
Описание слайда:
Процессор Память Выполнение команд можно проследить по схеме: ВВОД ВЫВОД ПРОГРАММА ДАННЫЕ СЧЕТЧИК КОМАНД РЕГИСТР КОМАНД УУ РЕГИСТРЫ ОПЕРАНДОВ СУММАТОР АЛУ Машина фон Неймана состоит из запоминающего устройства (памяти) - ЗУ, арифметико-логического устройства - АЛУ, устройства управления – УУ, а также устройств ввода и вывода. Программы и данные вводятся в память из устройства ввода через арифметико-логическое устройство. Все команды программы записываются в соседние ячейки памяти, а данные для обработки могут содержаться в произвольных ячейках. У любой программы последняя команда должна быть командой завершения работы. Из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды Выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд. Далее УУ расшифровывает адресное поле команды. По сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов. Арифметико-логическое устройство выполняет указанные командами операции над указанными данными. Из арифметико-логического устройства результаты выводятся в память или устройство вывода. Различие между ЗУ и устройством вывода заключается в том, что в ЗУ данные хранятся в виде, удобном для обработки компьютером, а на устройства вывода поступают так, как удобно человеку. В результате выполнения любой команды счетчик команд изменяется на единицу и, следовательно, указывает на следующую команду программы. все предыдущие этапы повторяются до достижения команды “стоп” Но также данные могут остаться в процессоре, если не был указан адрес результата.
Джон фон Нейман (1903 - 1957 гг.) - венгеро-американский математик еврейского происхождения, сделавший важный вклад в квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.
Архитектура ЭВМ – это внутренняя структура в машине, ее логическая организация, определяющая процесс обработки и методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Процессор
В 1945 году Джон фон Нейман создает архитектуру ЭВМ.
Машина фон Неймана состоит из запоминающего устройства (памяти) - ЗУ, арифметико-логического устройства - АЛУ, устройства управления – УУ, а также устройств ввода и вывода.
Устройство ввода
Устройство вывода
В 1946 году Д. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Беркс в своей совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. В последствие на основе этих принципов производились первые два поколения компьютеров. В более поздних поколениях происходили некоторые изменения, хотя принципы Неймана актуальны и сегодня.
Герман Голдстайн
Артур Беркс
Джон фон Нейман
В двоичной системе счисления используются всего две цифры 0 и 1. Другими словами, двойка является основанием двоичной системы счисления.
Преимущество перед десятичной системой счисления заключается в том, что устройства можно делать достаточно простыми, арифметические и логические операции в двоичной системе счисления также выполняются достаточно просто.
Системы счисления
Десятичная
Двоичная
Восьмеричная
Шестнадцатеричная
Работа ЭВМ контролируется программой, состоящей из набора команд. Команды выполняются последовательно друг за другом. Созданием машины с хранимой в памяти программой было положено начало тому, что мы сегодня называем программированием.
При этом и команды программы и данные кодируются в двоичной системе счисления, т.е. их способ записи одинаков. Поэтому в определенных ситуациях над командами можно выполнять те же действия, что и над данными.
В любой момент можно обратиться к любой ячейке памяти по ее адресу. Этот принцип открыл возможность использовать переменные в программировании.
Не смотря на то, что команды выполняются последовательно, в программах можно реализовать возможность перехода к любому участку кода.
Достижения Джона фон Неймана.
Джон фон Нейман был удостоен высших академических почестей. Он был избран членом Академии точных наук (Лима, Перу), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Ломбардского института наук и литературы, Нидерландской королевской академии наук и искусств, Национальной академии США, почетным доктором многих университетов США и других стран.
Cлайд 1
Cлайд 2
Содержание: Архитектура фон Неймана Принципы Джона фон Неймана Машина фон Неймана Краткая биография Джона фон Неймана Достижения Джона фон Неймана
Cлайд 3
Архитектура фон Неймана. Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера.
Cлайд 4
Архитектура фон Неймана. Когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.
Cлайд 5
Принципы Джона фон Неймана. “Универсальная вычислительная машина должна содержать несколько основных устройств: арифметики, памяти, управления и связи с оператором. Нужно, чтобы после начала вычислений, работа машины не зависела от оператора”. “Необходимо, чтобы машина могла запоминать некоторым образом не только цифровую информацию, требуемую для данного вычисления, но также и команды, управляющие программой, с помощью которой должны производиться эти вычисления”.
Cлайд 6
Принципы Джона фон Неймана. “Если приказы машине представить с помощью числового кода и если машина сможет каким-то образом отличать число от приказа, то память можно использовать для хранения как чисел, так и приказов” (принцип хранимой программы).
Cлайд 7
Принципы Джона фон Неймана. “Помимо памяти для приказов, должно существовать еще устройство, способное автоматически выполнять приказы, хранящиеся в памяти”.
Cлайд 8
Принципы Джона фон Неймана. “Поскольку машина является вычислительной, в ней должно быть арифметическое устройство, способное складывать, вычитать, умножать и делить”. “Наконец, должно существовать устройство ввода и вывода, с помощью которого осуществляется связь между оператором и машиной”.
Cлайд 9
Принципы Джона фон Неймана. Машина должна работать с двоичными числами, быть электронной, а не механической и выполнять операции последовательно, одна за другой.
Cлайд 10
Принципы Джона фон Неймана. Таким образом, “по фон Нейману” главное место среди функций, выполняемых компьютером, занимают арифметические и логические операции. Для них предусмотрено арифметико-логическое устройство.
Cлайд 11
Принципы Джона фон Неймана. Управление работой АЛУ - и вообще всей машины - осуществляется с помощью устройства управления. (Как правило, в компьютерах устройство управления и арифметико-логическое устройство объединены в единый блок - центральный процессор.) Роль хранилища информации выполняет оперативная память. Здесь хранится информация как для арифметико-логического устройства (данные), так и для устройства управления.
Cлайд 12
Cлайд 13
Краткая биография Джона фон Неймана. Американский математик и физик Джон фон Нейман был родом из Будапешта. Своими необычайными способностями этот человек стал выделяться очень рано: в шесть лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в восемь освоил основы высшей математики. До 1930-х годов работал в Германии. (1903-1957)
Cлайд 14
Краткая биография Джона фон Неймана. Он выполнял фундаментальные исследования, связанные с математической логикой, теорией групп, алгеброй операторов, квантовой механикой, статистической физикой, развил теорию игр и теорию автоматов.
Достижения Джона фон Неймана. Джон фон Нейман был удостоен высших академических почестей. Он был избран членом Академии точных наук (Лима, Перу), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Ломбардского института наук и литературы, Нидерландской королевской академии наук и искусств, Национальной академии США, почетным доктором многих университетов США и других стран. Джон фон Нейман умер 8 февраля 1957 года.
Cлайд 17
Архитектурные принципы организации ЭВМ, указанные Джоном фон Нейманом, долгое время оставались почти неизменными, и лишь в конце 1970-х годов в архитектуре суперЭВМ и матричных процессоров появились отклонения от этих принципов. .
«Джон фон Нейман» - Джон фон Нейман придумал схему постройки компьютера. Цикл выполняется неизменно. Команды центрального процессора. Архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман. Венгро-американский математик. Праотец современной архитектуры компьютеров. Этапы выполнения цикла. Процессор. Скорость перехода.
«Этапы развития ЭВМ» - Информатика в лицах. Электронно-вычислительный этап. Этап. Машина Colossus. Говард Эйкен. Маршрут. Период. Он быстрее человека. Электронно-вычислительный этап. Годы применения. Первая электронная вычислительная машина. Создана ЭВМ. Фашистский режим. Прогресс наук и машин. Механический период. Вычислительная техника и человек.
«Первые механические машины» - В 1948 году появился Curta - небольшой механический калькулятор, который можно было держать в одной руке. В 1977 году появился первый массовый персональный компьютер Apple II, что явилось предвестником бума всеобщей компьютеризации населения. В 1950-х - 1960-х годах на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств.
«Первые компьютеры» - Первый макет электронного лампового компьютера, Дж. Athlon XP (Pentium 4) 2003. Саламинская доска. Компьютеры IBM. о. Саламин в Эгейском море (300 лет до н.э.). Magic mouse (фирма apple). ILLIAC-IV (США) 20 млн. оп/c многопроцессорная система 1976. Intel 4004 4-битные данные 2250 транзисторов 60 тыс.
«Счётные машины» - Детище Джеймса. Служащие. Кассовый аппарат. Зарождение счёта. Счёт нужен был всем поколениям человечества. Работающий программируемый компьютер. Работая с перфолентой. Колоссус. Серийные электронные компьютеры. Паскаль. Русские счеты. Цельные кукурузные початки. История происхождения счетных машин. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.
«История развития поколений вычислительной техники» - Арабский ученый. Основные даты. Разработки отечественной вычислительной техники. Стержни. Сергей Александрович Лебедев. Индийские ученые. Американский предприниматель. Джил Амдал. Болгарин. Акции компании. Первые представители компьютеров III поколения. Быстродействующая ЭВМ. Поколения ЭВМ. Автоматическое вычислительное устройство.
