Принстън и Харвард архитектура на изчислителни системи

Всеки знае какво е направил безценен принос за развитието на компютърните технологии от американците учени

Как започна всичко

В средата на 30-те години военният отдел обединен Държавите повериха на Принстън и Харвардския университет създаване на електромеханична компютърна система, предназначена да поддържа артилерията на американския флот.

В резултат на това се появиха 2 концепции. Днес те са известни като архитектурата на Харвард и Принстън.

Концептуална разлика

Основната разлика между тези две понятия е, че фон Нойман архитектура (Princeton) използва единична памет, т.е. обща шина за данни. По отношение на негов "Съперничество", авторът на който беше Хауърд Ейкън, за неговото изпълнение се изисква наличието на няколко гуми.

Освен това архитектурата на изчислителната система на Харвард се различава от тази в Принстън негов Изпълнението с достатъчна сложност на схемата е по-бързо. Това е свързано с факта, че в фон Нойман паметта на програмата и паметта за данни не могат да бъдат осъществени по едно и също време.

Харвардската архитектура срещу Принстън

Както знаете, основните компоненти на компютъра са ALU и паметта. Очевидно, колкото по-малко проводници между тях, толкова по-добре. От тази гледна точка и с сметка за технически възможности се проведе До края на 60-те години на миналия век със сигурност архитектурата на Нойман била лидер. Това беше основата на дизайна на RISC процесори.

Но научният и технологическият прогрес не стои неподвижен, а през 70-те години От 20-ти век полупроводници се появиха. С тяхна помощ е възможно да се създадат различни микропроводници, които елиминираха проблема с използването на голям брой контакти и доведоха до появата на ерата на архитектурата на Харвард.

По-нататъшна конфронтация

Появата на процесори, разработени на базата на архитектурата на Харвард, беше посрещната с малко ентусиазъм, тъй като по онова време нямаше софтуер, способен да опрости ползите от използването им. По-специално, поради факта, че не могат да работят на високи честоти, те са били наричани процесори за бедните.

Ситуацията с търсенето на архитектурата на Харвард се промени след появата на компютъра Apple I. Той работеше на 8-битов процесор MOS 6502, работещ в архитектурата на Харвард и с Apple DOS.

Опростеността на операционната система беше компенсирана от сложния дизайн на процесора, наречен CISC. Имаше отделна 16-битова адресна шина и позволи да манипулира произволно регистрите. Процесорът CISC имаше представяне, което беше няколко пъти по-голямо от всички съществуващи.

След това IBM повтори идеята за Apple, като създаде персонален компютър IBM-PC компютър с процесор от Intel, работещ според концепцията за архитектурата на Харвард. Като операционна система Microsoft използваше Microsoft DOS продукт. Системите с такъв състав се наричат ​​Wintel.

Недостатъци на компютърната архитектура на Харвард

За скорост CISC процесор Трябваше да плащам двоен / три пъти брой контакти. Това не само причинява прегряване, но и налага ограничения за неговия размер. Средно на всеки 20 процента от увеличението на производителността на процесора от Харвард Консумацията на енергия се увеличи до 50%.

За да се реши този проблем, бяха измислени многоядрени процесори, при които работната честота на всяко отделно ядро ​​беше понижена, но с общото изпълнение те надхвърлиха дори овърклокналите едноядрен.

Влиянието на архитектурите на Харвард и Принстън за изграждане на компютърни системи за по-нататъшното развитие на изчислителната математика

Преход към многоколесни въздухоплавателни средства цитирано до края на ерата на класическото програмиране, тъй като при многонишкови изчисления е била необходима промяна в класическите програмни алгоритми, изградени върху блок-диаграми. Всичко това доведе до пропаст между възможностите на компютъра и съществуващите възможности на изчислителната математика. Проблемът се влоши след доказателството на закона Amdahl, според към който невъзможно е да се развие напълно паралелизирано изчислителен алгоритъм, т.е. такъв, в който няма да има дял от последователни операции.

Съвременна компютърна архитектура

Днес има компютри с различни типове и дори хибридни архитектури. обаче основни принципи, които ги определят, са:

• софтуеруправление. Той ви позволява да автоматизирате процеса на изчисляване на компютър. Според този принцип, решаването на всяка задача се извършва в съответствие с програмата, която определя последователността на действията на компютъра.
• Принципът на програмата се съхранява в паметта. Той съдържа изискването да се предоставят команди под формата на номера, както се случва по отношение на данните, и да се обработват по същия начин като номерата. В същото време, тя се зарежда в паметта преди стартирането, това Той дава способност за ускоряване на процеса на внедряване.
• Принципът на случаен достъп до компютърна RAM. Елементите на програмите и данните се записват на всяко място ОП. Това решение ви позволява да адресирате определена област на паметта, без да гледаме на предишния.

Сега знаете как се различава архитектурата от Харвард Принстън и колко важни са те за развитието на компютърните технологии. Може би във времето ще има нови принципи за изграждане на компютърни системи, че ще постигне резултати, че днес изглеждат фантастични.