Princeton in Harvardova arhitektura računalniških sistemov

Vsakdo ve, kaj je neprecenljiv prispevek k razvoju računalniške tehnologije naredil ameriški znanstveniki

Kako se je vse začelo

Sredi tridesetih let je bil vojaški oddelek United Države so naročile Princetonu in Harvard University ustvariti elektromehanski računalniški sistem, ki je zasnovan za podporo artileriji ameriške mornarice.

Posledica tega sta bila dva koncepta. Danes so znani kot arhitektura Harvarda in Princetona.

Konceptualna razlika

Glavna razlika med tema dvema pojmoma je ta arhitektura von Neumann (Princeton) je uporabil en sam pomnilnik, to je skupni podatkovni vod. Kar zadeva njo "Rivalstvo", avtor katerega je bil Howard Aiken, za njegovo izvajanje je potrebna prisotnost več pnevmatik.

Poleg tega se Harvardjeva arhitektura računskega sistema razlikuje od Princetonove v tem njo Izvajanje z zadostno zahtevnostjo sheme je hitrejše. To je povezano z dejstvom, da v von Neumann programskega pomnilnika in podatkovnega pomnilnika ni mogoče dostopati istočasno.

Harvardova arhitektura vs Princeton

Kot veste, so glavne komponente računalnika ALU in pomnilnik. Očitno je, da manj vodnikov med njimi, bolje. S tega vidika in z račun tehnične zmogljivosti, ki jih potekala Do poznih šestdesetih let prejšnjega stoletja je bila neumanska arhitektura vodilna. To je bila osnova za oblikovanje procesorjev RISC.

Toda znanstveni in tehnološki napredek ni stal, in v sedemdesetih letih Od 20. stoletja pojavili so se polprevodniki. Z njihovo pomočjo je bilo mogoče ustvariti vrsto mikroprovodnikov, ki so odpravili problem uporabe velikega števila stikov in pripeljali do nastanka dobe arhitekture Harvarda.

Nadaljnje soočenje

Pojav procesorjev, ki so bili razviti na podlagi arhitekture Harvarda, je bil malo navdušen, saj takrat ni bilo nobene programske opreme, ki bi lahko oprijemila prednosti njihove uporabe. Zlasti zaradi dejstva, da ne bi mogli delovati na visokih frekvencah, so jih imenovali predelovalci revnih.

Situacija z zahtevo po Harvard arhitekturo se je od nastanka računalnika Apple I je deloval na 8-bitni procesor MOS 6502 spremenila, ki deluje na Harvard arhitekturo in teče Apple DOS.

Enostavnost operacijskega sistema je kompenzirala zapletena zasnova procesorja, imenovanega CISC. Imela je ločeno 16-bitno naslovno vodilo in dovolila samovoljno manipulacijo registrov. Procesor CISC je imel večkratno zmogljivost, ki je bila večja od vseh obstoječih.

Po tem je IBM ponovil idejo o Appleu, tako da je ustvaril osebno Računalnik IBM-PC s procesorjem Intel, ki deluje v skladu s konceptom arhitekture Harvarda. Kot operacijski sistem je bil uporabljen Microsoftov Microsoftov izdelek DOS. Sistemi s takšno sestavo imenujemo Wintel.

Slabosti računalniške arhitekture Harvarda

Za hitrost CISC-procesor Moral sem plačati podvojeno / potrojljeno število stikov. To je ne samo povzročilo pregrevanje, temveč tudi omejilo njegovo velikost. V povprečju vsakih 20 let odstotkov povečanja zmogljivosti Harvardovega procesorja Poraba energije se je povečala na 50 odstotkov.

Da bi rešili to težavo, so bili izumljeni večjezični procesorji, v katerih se je zmanjšala delovna frekvenca vsakega posameznega jedra, vendar pa je skupna zmogljivost presegla celo razčlenjene eno jedro.

Vpliv arhitektur Harvarda in Princeta na gradnjo računalniških sistemov na nadaljnji razvoj računske matematike

Prehod na večjezične zrakoplove citirano do konca dobe klasičnega programiranja, kajti za večnitne izračune je bila potrebna sprememba algoritmov klasičnega programiranja, zgrajenih na blokovnih diagramih. Vse to je privedlo do vrzeli med zmožnostmi računalnika in obstoječimi zmožnostmi računalniške matematike. Težava se je poslabšala po dokazovanju zakona Amdala, glede na na katerega je nemogoče razviti v celoti vzporedno računalniški algoritem, npr ki ne bi bilo nobenega deleža v zaporednih operacijah.

Moderna arhitektura računalnika

Danes obstajajo računalniki z različnimi vrstami in celo hibridnimi arhitekturi. Vendar, osnovna načela, ki jih določajo, so:

• Programska opremauprava. Omogoča vam avtomatizacijo procesa računanja na računalniku. V skladu s tem načelom se rešitev vsake naloge izvede v skladu s programom, ki določa zaporedje dejanj računalnika.
• Načelo programa, shranjenega v pomnilniku. Vsebuje zahtevo za posredovanje ukazov v obliki številk, kot se zgodi v zvezi s podatki, in jih obdelujejo na enak način kot številke. Istočasno se pred zagonom naloži v pomnilnik daje sposobnost pospešiti postopek izvajanja.
• Načelo naključnega dostopa do računalniškega RAM-a. Elementi programov in podatkov so zabeleženi na katerem koli mestu OP. Ta rešitev vam omogoča, da naslovite določeno področje pomnilnika, brez pogleda na prejšnje.

Zdaj veste, kako se arhitektura razlikuje od Harvarda Princetona in kako pomembna sta za razvoj računalniške tehnologije. Morda bo sčasoma prišlo do novih načel za gradnjo računalniških sistemov, ki bodo dosegli rezultate, ki danes se zdi fantastično.