Джон фон Нейман және фон Нейманның архитектурасы

XX ғасырдың 30-шы жылдарының соңында Америкада қосу, азайту элементтері, электрондық жад, механикалық компонент енгізілген ЭЕМ құрастырылып шықты. Алғашқы ЭЕМ-ді құру және оның жұмыс істеуінің теориялық негіздерін 1946-1947 жылдары атақты математик, кибернетик Джон фон Нейман дайындап шықты. Мұнда өңделетін ақпарат пен өңдеу программасын сандық түрде дайындау, деректер мен программаны машинаның жадында орналастыру тәсілдері қарастырылған.

Өмірбаяны

Джон фон Нейман (1903-1957) – еврей текті венгр-америкалық математик. Ол кванттық физика, кванттық логика, функционалдық талдау, жиындар теориясы, информатика, экономика одан өзге де салаларға үлкен үлес қосқан ғалым. Ол әсіресе осы заманғы компьютерлерді жасаушылардың атасы, операторлар теориясын кванттық механикаға қолданушы ғалым, сонымен қатар Манхэттен жобасына қатысушы және ойындар теориясы мен жасушалық автоматтар тұжырымдамасын жасаушы ретінде өте танымал тұлға.

Нейман жастайынан ерекше ақылды болған. Ол 6 жасында 8-дік есептеу жүйесінде ойша айыра алған және де әкесімен көне грек тілінде сөйлесетін. Қоршаған ортаға, математика мен логикақа құштар болған.

20-30 жас аралығында Германияда мұғалім қызметін атқарып жүріп физика мен математикаға үлкен үлесін қосқан.

Фон Нейман 2 рет үйленген. Бірінші әйелі Мариэтте Кевешимен 1930 жылы үйленіп 1937 жылы ажырасқан. Бір жылдан соң Клара Дэнге үйленген. Бірінші әйелінен Марина деген қыз дүниеге келген.

Джон фон Нейманның архитектурасы

Джон фон Нейманның архитектурасы – ол қазіргі компьютерлердегі ақпараттар мен командаларды сақтау принципі. Осы есептеу жүйесін фон Нейманның машинасы деген терминмен айтылады.

1946 жылы Джон Фон Нейман өз мақаласында ЭЕМ-нің жұмыс атқару принципі мен құрылғыларын толық көрсетті. ЭЕМ жұмысының басты принципі – программалар мен деректердің машинаның жалпы жадында сақталу принципі болды. Мақала мазмұнының идеясы «Джон Фон Нейманның ЭВМ архитектурасы» деп аталды.

ENIAK машинасында программалаудағы қиындықтар осы жобаның бұрынғы консультанты Джон фон Нейманның ЭЕМ архитектурасын жасаудың жаңа принциптерін жасауына түрткі болды. Ол программаны, басқару командаларының тізбегін ЭЕМ-нің жадысында сақтауды ұсынды. Өз баяндамасында фон Нейман компьютердің бес базалық элементін атап көрсетті: арифметикалы-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару құрылғысы (БҚ), есте сақтау құрылғысы (ЕСҚ), ақпаратты енгізу және шығару құрылғылары. ЭЕМ-нің осы құрлысын фон Нейман архитектурасы деп атау келісілген. 

Фон Нейманның принциптері

Екілік принципі – деректер мен бұйрықтарды бейнелеу үшін қолданылады

Программалық басқару принципі – программа бұйрықтар жиынтығынан тұрады, процессор оларды бірінен соң бірін белгілі бір ретпен орындайды

Жадтың біртектілік принципі – бір жадта программалар да, деректерде сақталады

Жадтың мекенжай принципі – жады нөмірленген ұяшықтардан тұрады, процессор кез келген сәтте әр ұяшыққа қатыса алады.

Тізбектеп программалық басқару принципі – барлық бұйрықтар жадта орналасады және тізбектеліп, біреуі аяқталған соң екіншісі орындалады

Шартты көшу принципі – программаның бұйрықтары әрқашан да бірінен соң бірі орындалмайды.

Бұл принциптер жаңа EDVAC ЭЕМ-де жасалды. Мұнда екілік арифметика қолданылды, негізгі жады 102444 - разрядты сөзді сақтай алатын болды. Бұл ЭЕМ 1951 жылы пайдалануға берілді.

фон Нейман жайлы қызықты деректер

Нейманның есте сақтау қабілеті өте мықты болған. Ол көп жыл өтсе де оқыған кітаптарының беттерін бірден ағылшыншаға немес немісшеге аударып айтып бере алатын, ал француз бен италиян тіліне сәл кідіріп барып аударады екен

Нейман тақтаны формулаларға барынша тез толтырып қоятын және оның ойын тыңдаушылардың бәрі бірдей түсініп болмай жатып тез өшіріп тастайтын

Жол үстінде Нейман көлік айдап келе жатып-ақ қандай да бір проблеманың шешімімен айналысатыны соншалық, тіпті өзінің қайда не үшін келе жатқандығын ұмытып қалып, көлденең көмекке жүгінуіне тура келетін болыпты

Нейман шешілмеген проблемамен ұйқыға жатып, ал түнгі сағат 3-те дайын жауаппен тұрады екен, содан кейін жауабын айту үшін қызметкерлеріне телефон шалатын болыпты. Сол себептен Нейманның өз қызметкерлеріне қоятын талабының бірі, оның түннің кез-келген уақытында оянуға дайын болуы деп жазады.

1. Қай жылы Джон фон Нейман алғашқы ЭЕМ-нің жұмыс істеу принципін дайындап шықты?

A) 1947-1948

B) 1946-1947

C) 1945-1946

D) 1952-1953

E) 1956-1957

2. Джон фон Нейман қай жылы дүниеге келді?

A) 1901

B) 1902

C) 1903

D) 1904

E) 1905

3. Джон фон Нейман құрған ЭЕМ-нің ең басты ерекшелігі?

A) ерекшелігі жоқ

B) көлемінің кішіреюі

C) жаңа құрылғымен жабдықталуы

D) машинаның жылдамдығы

E) деректерді машина жадына сақтау

4. Неше жас аралығында Германияда мұғалім болып жұмыс істеді?

A) 25-30

B) 20-30

C) 25-35

D) 20-25

E) 20-35

5. Джон фон Нейман өзінің баяндамасында компьютердің неше базалық элементін атап көрсетті?

A) 2

B) 4

C) 5

D) 6

E) 3

6. EDVAC ЭЕМ-і қай жылы қолдануға шықты?

A) 1961

B) 1951

C) 1956

D) 1953

E) 1949

7. Джон фон Нейманның неше принципі бар

A) 7

B) 4

C) 5

D) 6

E) 3

8. EDVAC ЭЕМ-да қандай арифметика қолданылды?

A) сегіздік

B) екілік

C) он алтылық

D) ешқандай

E) сегіздік және екілік

9. Джон фон Нейманның неше принципі бар

A) 7

B) 4

C) 5

D) 6

E) 3

10. Джон фон Нейманның архитектурасы басқаша қандай терминмен айтылады?

A) фон Нейманның конструкторы

B) фон Нейманның архитектурасы

C) фон Нейманның бағыты

D) фон Нейманның принципі

E) фон Нейманның машинасы