Работы Дж. фон Неймана по теории вычислительных машин. Работы Дж фон Неймана по теории вычислительных машин
 Скачать 0.58 Mb.
|
 ФАКУЛЬТЕТ «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИНИРИНГ» КАФЕДРА «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» ПРЕДМЕТ: КОМПЬЮТЕРНАЯ АРХИТЕКТУРА  на тему: «Работы Дж. фон Неймана по теории вычислительных машин» Выполнил: Артиков У группы 717-19 «____» ___________ 2022 г. Принял: преподаватель Джалилов М. Л. Оценка: __________________ «____» _____________ 2022 г. Фергана 2022 Оглавление Введение 1. Краткая биография 2. Первые ЭВМ 3. Понятие «архитектура ЭВМ» 4. Основные принципы архитектуры Джона фон Неймана 5. Структура ЭВМ 6. Работа машины Джона фон Неймана Заключение Список литературы ВведениеС середины 60-х годов очень сильно изменился подход к созданию вычислительных машин. Вместо разработки аппаратуры и средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из синтеза аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на главный план выдвинулась концепция взаимодействия. Так возникло новое понятие - архитектура ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, которые определяют функциональные возможности вычислительной машины при решении соответствующих типов задач. Архитектура ЭВМ охватывает значительный радиус проблем связанных с созданием комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих большое количество определяющих факторов. Среди этих факторов главными являются: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство в использовании, а одним из основных компонентов архитектуры считаются аппаратные средства. Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от структуры, так как структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и излагает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а только наиболее нужные, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства. Так пользователю ЭВМ не важно, на каких элементах выполнены электронные схемы, схемно или программно исполняются команды и тому подобное. Архитектура ЭВМ действительно отражает радиус проблем, которые относятся к общему проектированию и построению вычислительных машин и их программного обеспечения. Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Программное управление-это основной принцип построения всех современных ЭВМ. Основы учения об архитектуре вычислительных машин сформировал выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он присоединился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом фон Нейман изложил идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые высказали свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня. Отвечая в 1954 г. на анкету Национальной Академии наук США, фон Нейман назвал три своих наивысших научных достижения: математическое обоснование квантовой механики; теорию неограниченных операторов и эргодическую теорию. В этой оценке не только проявление личных вкусов фон Неймана, но и щедрость гения: многое из того, что фон Нейман не включил в список своих лучших достижений, вошло в золотой фонд математической науки и могло бы по праву обессмертить имя своего создателя. Достаточно сказать, что среди «отвергнутых» работ оказались и частичное решение (для локально-компактных групп) знаменитой пятой проблемы Гильберта, и теория игр, и основополагающие работы по теории автоматов. Ещё при жизни Джон фон Нейман стал легендой. Некоторые восхищались невероятной логикой его рассуждений и сравнивали его с идеальной логической машиной с тщательно подогнанными шестеренками. Другим импонировали присущие мышлению фон Неймана блеск и изящество. Третьих восхищало умение производить в уме наисложнейшие вычисления и инженерная хватка, несколько неожиданная у математика, мышление которого, даже по мнению его искушённых коллег, отличалось особой абстрактностью. Джон фон Нейман принадлежал, к редкому в те дни, типу математика -универсала, презирающего искусственные разделения между отдельными областями своей древней, но вечно юной науки, воспринимающего её как единый живой организм и свободно переходящего в своём творчестве от одного её раздела к другому, на первый взгляд весьма далекому от первого, но в действительности связанного с ним нерасторжимыми узами внутреннего единства. Широкий спектр математических интересов и научных достижений фон Неймана представлял собой настолько поразительный контраст с унылой картиной всеобщей узкой (а иногда и чрезмерно узкой) специализации, что не только историки науки, но и многие математики, которые активно работали, пытались найти объяснение этому специфическому явлению. Вот что, например, говорил по этому поводу известный математик С. Улам, который лично знал Джона фон Неймана и проработал с ним многие годы: «Странствия фон Неймана по многочисленным разделам математической науки не были следствием съедавшего его внутреннего беспокойства. Они не были вызваны ни стремлением к новизне, ни желанием применить маленький набор общих методов к множеству различных частных случаев. Математика в отличие от теоретической физики не сводится к решению нескольких главных проблем. Стремление к единству, если он зиждется на чисто формальной основе, фон Нейман считал обречённым на предсказуемую неудачу. Причина его неуемной любознательности скрывалась в некоторых математических мотивах и в большей мере была обусловлена миром физических явлений, который, насколько можно судить, ещё долго не будет поддаваться формализации. Единого определения математики не существует. Сколь ни богат выбор различных типов определений в логике, ни один из них не позволяет полностью охарактеризовать неуловимую сущность математики. Например, широко известное определение математики через ближайший род и видовое отличие «Математика — дедуктивная наука, занимающаяся изучением...» неполно хотя бы потому, что дедуктивный характер присущ традиционной форме изложения математических результатов, т.е. математике «готовой». В процессе поиска доказательства теоремы, математик следует примеру естествоиспытателя и широко использует индуктивные рассуждения, аналогию и т.п. Перечень того, чем занимается наука математика, предусмотрительно заменённый многоточием, обречен на неполноту, сколь бы длинным он ни был. Неполно и остенсивное определение математики: мы не можем указать пальцем на нечто и сказать, что это и есть математика (работы одного математика, по фон Нейману, имеют отношение не более чем к одной четвёртой всей математики, работы различных математиков с необходимостью пересекаются и не образуют «полного покрытия» математики). Неполны и все другие определения математики: через отношение, противоположность, абстракцию, генетическое определение, семантическое и т.д. Не будет преувеличением сказать, что у каждого крупного математика складывается своя собственная концепция математики, не часто формулируемая в явном виде, но дающая ключ к пониманию его работ. |