Архитектура фон Неймана (von Neumann) — система принципов построения и функционирования компьютера

Архитектура построения вычислительных систем, реализующая идеи заложенные в математической модели - машине фон Неймана. Основной особенностью этой архитектуры является поочередное, последовательное выполнение команд, которые как бы проходят через узкое горлышко. Считается классической, на ней построено большинство компьютеров. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Согласна принципам, сформулированным фон Нейманом, компьютер должен иметь :

• оперативную память

• программу, которая используется для управления компьютером и хранится в оперативной памяти наравне с данными

• код программы хранится и выполняется последовательно (линейно) сверху вниз

Предложена Джоном фон Нейманом в 1945 году в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». В 1945 году Нейман опубликовал «Предварительный доклад о машине EDVAC», в котором описывалась сама машина и ее логические свойства.

«Архитектура фон Неймана» была положена в основу всех последующих моделей компьютеров. В 1952 году Нейман разработал первый компьютер, использующий программы, записанные на гибком носителе, MANIAC I. В 1956 году Комиссия по атомной энергии наградила его премией Энрико Ферми за выдающийся вклад в компьютерную теорию и практику

Устройство компьютера в соответствии с принципами фон Неймана

• арифметическое логическое устройство — АЛУ (англ. ALU, Arithmetic and Logic Unit), выполняющее арифметические и логические операции;

• устройство управления, предназначенное для организации выполнения программ;

• запоминающие устройства (ЗУ), в т.ч. оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

• внешнее запоминающее устройство (ВЗУ);

• внешние устройства для ввода-вывода данных.

Проект компьютера, хранящего свои программы в общей памяти был разработан в середине 1940-х годов в Муровской школе электрических разработок (англ. The Moore School of Electrical Engineering) в Пенсильванского университете. Одним из авторов проекта был Джон фон Нейман. Предполагалось, что первой машиной, созданной по принципам архитектуры фон Неймана, станет машина «EDVAC», однако она увидела свет только в 1953 году.

3. Устройство персонального компьютера

3.1. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства (рис. 3.1):

• системный блок;

• монитор;

• клавиатура;

• мышь.

Рис. 3.1. Базовая конфигурация компьютерной системы