13.Понятие «фон-неймановской» архитектуры эвм. Основные черты архитектуры.

Идея программного управления вычислительным процессом была существенно развита немецким математиком Джоном фон Нейманом (эмигрировавшим из Европы в США во время войны). Он обратился к проблеме вычислительных машин в 1943 году, а в 1945 году сформулировал принцип хранимой в памяти программы и ряд других необходимых подходов и методов для создания ЭВМ.

Его научный доклад об идеях и принципах построения программно-управляемых электронных машин представлял по сути дела теоретическую базу принципиально нового класса вычислительной техники. Данная концепция приобрела мировую известность и одобрение, прежде всего за то, что там были изложены конкретные пути создания стратегически требуемых вычислителей, сочетающих необходимое быстродействие, простоту изготовления, реальную работоспособность и приемлемую надежность.

Именно по предложенной в докладе методологии осуществлялись разработки и создание большинства первых ЭВМ. За это концепция ученого получила обобщающее название - «фон-неймановская» архитектура.

Архитектура - (лат. architectura, от греч. architekton - строитель), зодчество, система зданий и сооружений, а также искусство их создавать.

Архитектура в информатике - концепция взаимосвязи элементов сложной системы (например, вычислительной машины, вычислительной сети и т.д.).

Архитектура вычислительной системы - общая логическая организация вычислительной системы, определяющая процесс обработки данных в ней. Она включает: методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

Основными чертами (идеями) «фон-неймановской» архитектуры ЭВМ являются:

1. Хранение программы действий машины в памяти самой машины. Это считается наиболее универсальной идеей фон Неймана, направленной на сокращение времени прохождения электрического сигнала по устройствам машины, что в конечном итоге будет определять быстродействие ее работы. Причем особо важным условием является то, чтобы данная память работала максимально быстро. За это далее мы будем называть ее оперативной;

2. Минимизация оборудования. Перед разработчиками стояла задача применения в комплексе все меньшего числа самостоятельных устройств, но без потери общей работоспособности и уменьшения быстродействия;

3.Минимизация внутренних связей. В этом подходе также отражается двойственная задача: иметь машину, устройства которой будут соединены как можно меньшим числом проводников, дорожек печатных плат, других физических линий, но, опять же, с выдержкой основных критериев по быстродействию, работоспособности и надежности функционирования.

4. Определенная организация взаимодействия основных устройств машины - арифметико-логического, управляющего, ввода и вывода данных, памяти.

Все предложения фон Неймана по созданию ЭВМ были ориентированы на реализацию простой по конструкции, но работоспособной и надежной машины.

Отмеченный вариант построения (архитектуры) ЭВМ получил в вычислительной технике кроме «фон-неймановской» архитектуры и другое обобщающее название - SISD architecture (Single Instruction Single Data) - ЭВМ с одним потоком команд и одним потоком данных.