Princeton și Harvard arhitectura sistemelor de calcul

Toată lumea știe ce contribuție neprețuită la dezvoltarea tehnologiei informatice a fost făcută de american oamenii de știință

Cum a început totul

La mijlocul anilor `30, departamentul militar unit Statele au instruit Princeton și Universitatea din Harvard să creeze un sistem informatic electromecanic conceput să susțină artileria Marinei SUA.

Ca rezultat, au apărut două concepte. Astăzi ele sunt cunoscute sub numele de arhitectura Harvard și Princeton.

Diferență conceptuală

Principala diferență dintre aceste două concepte este aceea von Neumann arhitectura (Princeton) a folosit o singură memorie, adică o magistrală comună de date. În ceea ce privește ei "Rivalitatea", autorul căruia a fost Howard Aiken, pentru implementarea sa necesită prezența mai multor anvelope.

În plus, arhitectura Harvard a sistemului de calcul diferă de cea de la Princeton ei Implementarea cu o complexitate suficientă a sistemului este mai rapidă. Acest lucru este legat de faptul că în von Neumann memoria programului și memoria de date nu pot fi accesate în același timp.

Harvard arhitectura vs Princeton

După cum știți, principalele componente ale calculatorului sunt ALU și memorie. Evident, cu cât mai puțini conducători între ei, cu atât mai bine. Din acest punct de vedere și cu cont pentru capacități tehnice care a avut loc Până la sfârșitul anilor 60 ai secolului trecut, cu siguranță, arhitectura lui Neumann era lider. A fost baza designului procesoarelor RISC.

Dar progresul științific și tehnologic nu sa oprit, și în anii 1970 Din secolul al XX-lea au apărut semiconductori. Cu ajutorul lor, a fost posibilă crearea unei varietăți de microconductoare, care au eliminat problema utilizării unui număr mare de contacte și au dus la apariția erei arhitecturii Harvard.

Confruntare ulterioară

Apariția procesoarelor dezvoltate pe baza arhitecturii Harvard a fost întâmpinată cu puțin entuziasm, deoarece la acel moment nu exista niciun software capabil să facă tangibile beneficiile utilizării lor. În special, datorită faptului că nu puteau lucra la frecvențe înalte, au fost numiți procesatori pentru cei săraci.

Situația cu cererea pentru arhitectura Harvard sa schimbat de la apariția PC-ului Apple a I. A funcționat pe un procesor MOS de 8-biți 6502, acționând pe arhitectura Harvard, și să fie difuzate la Apple DOS.

Simplitatea sistemului de operare a fost compensată de designul complicat al procesorului, denumit CISC. Avea o magistrală separată pe 16 biți și permite să manipuleze arbitrar registrele. Procesorul CISC a avut o performanță de câteva ori mai mare decât toate cele existente.

În urma acestui lucru, IBM a repetat ideea de Apple prin crearea unui personal Calculator IBM-PC cu un procesor de la Intel, care funcționează în conformitate cu conceptul de arhitectură Harvard. Ca OS, a fost utilizat produsul Microsoft DOS al Microsoft. Sistemele cu o astfel de compoziție se numesc Wintel.

Dezavantaje ale arhitecturii computerelor Harvard

Pentru viteză CISC-CPU A trebuit să plătesc un număr de contacte dublu / triplu. Acest lucru nu numai că a cauzat supraîncălzirea, ci și a impus restricții asupra dimensiunii sale. În medie, la fiecare 20 de ani procente din creșterea performanței procesorului Harvard Consumul de energie a crescut la 50%.

Pentru a rezolva această problemă, s-au inventat procesoare multi-core, în care frecvența de operare a fiecărui nucleu individual a fost redusă, dar prin performanța totală au depășit chiar și cele overclockate single-core.

Influența arhitecturilor Harvard și Princeton de a construi sisteme informatice cu privire la dezvoltarea în continuare a matematicii computaționale

Tranziția la aeronave multicore citată până la sfârșitul erei programării clasice, deoarece pentru calculele cu mai multe fire a fost necesară o schimbare în algoritmii clasici de programare construiți pe diagrame bloc. Toate acestea au dus la un decalaj între capacitățile calculatorului și capacitățile existente ale matematicii computaționale. Problema a fost agravată după dovada legii Amdahl, în conformitate cu la care este imposibil să se dezvolte pe deplin parallelized algoritmul de calcul, adică, astfel, în care nu ar exista nici o parte din operațiunile consecutive.

Arhitectura PC moderna

Astăzi există computere cu diferite tipuri și chiar arhitecturi hibride. totuși principiile de bază, care le determină, sunt:

• software-uladministrare. Acesta vă permite să automatizați procesul de calcul pe un computer. Conform acestui principiu, rezolvarea oricărei sarcini se efectuează în conformitate cu programul care determină succesiunea acțiunilor PC.
• Principiul programului stocat în memorie. Acesta conține cerința de a furniza comenzi sub formă de numere, așa cum se întâmplă în ceea ce privește datele, și de prelucrare a acestora în același mod ca și numerele. În același timp, acesta este încărcat în memorie înainte de pornire, asta Acesta oferă capacitatea de a accelera procesul de implementare.
• Principiul accesului aleator la computerul RAM. Elementele de programe și de date sunt înregistrate în orice loc OP. Această soluție vă permite să abordați o anumită zonă de memorie, fără să se uite la precedentul.

Acum știi cum diferă arhitectura de la Harvard Princeton și cât de importante sunt acestea pentru dezvoltarea tehnologiei informatice. Poate că în timp vor exista noi principii pentru construirea sistemelor informatice, că va obține rezultate, că astăzi părea fantastic.