Von Neumannova načela u računalnim sustavima

Brz razvoj elektroničkih računalnih sustava u dvadesetom stoljeću postavio je pitanje potrebe za razvojem načela za strukturu elektroničkih sustava koji bi maksimalno optimizirali njihov rad. To su tzv. Von Neumannova načela, koja su 1946. predložila tri znanstvenika i matematičara sa Sveučilišta u Pennsylvaniji: John von Neumann, Arthur Berks i Hermann Holstein. Zanimljivo je da je ime prvog u to vrijeme već bilo dobro poznato u znanstvenoj zajednici, zbog čega je autoritet stavio imena drugih developera na stražnji plamenik. U ovom članku predložena je nova arhitektura računala. Principi von Neumannovog glavnog sadržaja iznijeli su potrebu da se koristi binarni kodni sustav za predstavljanje informacija u sustavu. Nadalje, iznesena je ideja o učinkovitosti korištenja jedne memorije za programe i za bazu podataka.

Principi rada računala Neumanna

• obratio memorije. memorija u svojoj strukturi treba se sastojati od numeriranih stanica. Obje naredbe i informativni podaci pohranjeni su u tim memorijskim ćelijama kao binarni kod. Za pristup procesorima, koriste se adrese (zapravo, brojevi odgovarajućih ćelija).
• softver upravljanje. principi von Neumann pretpostavlja da svi izračuni u strukturi algoritma za rješavanje problema moraju biti predstavljeni kao program, koji se pak sastoji od specifičnog slijeda naredbi, od kojih je svaka odgovorna za jedan od niza operacija koje koristi sustav. Naredbe se pohranjuju u memorijske ćelije i izvršavaju redoslijedom stanica. Principi von Neumanna također sugeriraju da se taj slijed može promijeniti ako je potrebno i uz pomoć posebnih naredbi.
• Ujednačenost memorije. Obje naredbe i informativni podaci pohranjuju se u jednu memoriju, stoga se mogu eksterno razlikovati. Prepoznatljivi su samo po načinu na koji se koriste. To vam omogućuje da izvodite iste operacije na timovima kao i na brojevima, otvarajući tako dodatnu seriju mogućnosti. Na primjer, ako ciklički promijenite strukturu adrese naredbe, možete osigurati da sustav pristupi uzastopnim elementima stabla podataka. Takve se tehnike nazivaju izmjene naredbi. Istodobno, treba napomenuti da u suvremenom programiranju nisu su dobrodošli. Pa ipak, oni imaju korisno svojstvo, a to je da se zapovijedanje jednim programom može dobiti kao rezultat djelovanja drugog programa. Na primjer, ova tehnika je temelj takozvanog prevođenja, tj. Prijevod programskog teksta s visokog jezika na jezik koji je dostupan određenom računalnom sustavu. Ovo i sljedeća načela von Neumanna su bitni u svakoj arhitekturi.
• Binarno kodiranje. To podrazumijeva kodiranje svih podataka o podacima i naredbama sustavom binarnih znamenki 0 i 1. Slijed tih znamenki određuje cijelu širinu mogućnosti sustava. Takav slijed naziva se polje.