Zasady Von Neumanna w systemach komputerowych

Szybki rozwój elektronicznych systemów komputerowych w XX wieku podniósł kwestię potrzeby opracowania zasad budowy systemów elektronicznych, które maksymalnie zoptymalizowałyby ich pracę. Były to tak zwane zasady von Neumanna, zaproponowane w 1946 r. Przez trzech naukowców i matematyków z University of Pennsylvania: Johna von Neumanna, Arthura Berksa i Hermanna Holsteina. Co ciekawe, nazwa tego pierwszego była już powszechnie znana w środowisku naukowym, w wyniku czego autor wyparł na tle nazwiska innych programistów. W tym artykule zaproponowano nową architekturę komputerową. Zasady głównej zawartości von Neumanna wskazują na potrzebę użycia systemu kodu binarnego do reprezentowania informacji w systemie. Ponadto zaproponowano efektywność wykorzystania pojedynczej pamięci dla programów i bazy danych.

Zasady pracy komputerowej von Neumanna

• Adresowane pamięć. Pamięć w jego strukturze powinny składać się z ponumerowanych komórek. Zarówno polecenia, jak i dane informacyjne są przechowywane w tych komórkach pamięci jako kod binarny. Aby uzyskać dostęp do procesora, używane są adresy (w rzeczywistości numery odpowiednich komórek).
• Oprogramowanie zarządzanie. Zasady von Neumann zakłada, że ​​wszystkie obliczenia w strukturze algorytmu rozwiązania problemu muszą być reprezentowane jako program, który z kolei składa się z określonej sekwencji poleceń, z których każda odpowiada za jedną z wielu operacji używanych przez system. Komendy są przechowywane w komórkach pamięci i wykonywane w kolejności komórek. Zasady von Neumanna sugerują również, że sekwencję tę można zmienić w razie potrzeby i za pomocą specjalnych poleceń.
• Jednolitość pamięci. Zarówno polecenia, jak i dane informacyjne są przechowywane w jednej pamięci, dlatego mogą być zewnętrznie nie do odróżnienia. Są rozpoznawalne tylko po sposobie ich użycia. Pozwala to na wykonywanie tych samych operacji na drużynach, co na liczbach, otwierając w ten sposób dodatkową serię możliwości. Na przykład, jeśli cyklicznie zmienisz strukturę adresu polecenia, możesz upewnić się, że system uzyskuje dostęp do kolejnych elementów drzewa danych. Takie techniki są nazywane modyfikacjami poleceń. Jednocześnie należy zauważyć, że w nowoczesnym programowaniu nie są witamy. A jednak mają one użyteczną właściwość, która polega na tym, że polecenie jednego programu można uzyskać w wyniku działania innego programu. Na przykład technika ta leży u podstaw tak zwanego tłumaczenia, czyli tłumaczenia tekstu programu z języka wysokiego na język dostępny dla określonego systemu komputerowego. Ta i następujące zasady von Neumanna są niezbędne w każdej architekturze.
• Kodowanie binarne. Oznacza to kodowanie wszystkich informacji o danych i poleceniach przez system cyfr binarnych 0 i 1. Sekwencja tych cyfr określa całą szerokość możliwości systemu. Taka sekwencja nazywana jest polem.