Princetonova a Harvardova architektura výpočetních systémů

Každý ví, co Američan vytvořil neocenitelný přínos pro vývoj počítačové techniky vědců

Jak to všechno začalo

V polovině třicátých let vojenské oddělení Spojené Státy poučily Princetona a Harvardská univerzita vytvořit elektromechanický počítačový systém navržený na podporu dělostřelectva amerického námořnictva.

V důsledku toho se objevily 2 pojmy. Dnes jsou známé jako architektura Harvard a Princeton.

Koncepční rozdíl

Hlavním rozdílem mezi těmito dvěma pojmy je to von Neumannovy architektury (Princeton) používal jednu paměť, tj. Společnou datovou sběrnici. S ohledem na její "Rivalie", jehož autorem byl Howard Aiken, pro jeho realizaci vyžaduje přítomnost několika pneumatik.

Kromě toho se Harvardova architektura výpočetního systému liší od Princetonovy v tom její Implementace s dostatečnou složitostí systému je rychlejší. To souvisí se skutečností, že v von Neumann paměť programu a datová paměť nelze současně přistupovat.

Harvardská architektura vs. Princeton

Jak víte, hlavní komponenty počítače jsou ALU a paměť. Je zřejmé, že čím méně je mezi nimi, tím lépe. Z tohoto pohledu a s účet pro technické schopnosti, které proběhlo Až do pozdních šedesátých let minulého století rozhodně architektura Neumann byla vůdcem. Byl základem návrhu procesorů RISC.

Vědecký a technologický pokrok však nezastavil ani v sedmdesátých letech Z 20. století polovodiče se objevily. S jejich pomocí bylo možné vytvořit řadu mikrokonduktorů, které vyloučily problém využívání velkého množství kontaktů a vedly k nástupu éry architektury Harvard.

Další konfrontace

Vzhled procesorů vyvinula architekturou Harvard, byl se setkával s malým nadšením, neboť v té době neexistoval žádný software, který může mít hmatatelné přínosy jejich využití. Zejména vzhledem k tomu, že nemohou pracovat při vysokých frekvencích, které se nazývají procesory pro chudé.

Situace s poptávkou po Harvardské architektury změnil od vzniku PC Apple I. to fungovalo na 8-bitový procesor MOS 6502, působící na architektuře Harvard, a běží Apple DOS.

Jednoduchost operačního systému byla kompenzována složitým designem procesoru, nazvaným CISC. Měla samostatnou 16bitovou adresovou sběrnici a umožňovala libovolně manipulovat s registry. Procesor CISC měl výkon, který byl několikrát větší než všechny existující.

V návaznosti na to společnost IBM zopakovala myšlenku společnosti Apple vytvořením osobního Počítač IBM-PC s procesorem od společnosti Intel, který funguje podle konceptu architektury Harvard. Jako OS byl použit Microsoft DOS produkt společnosti Microsoft. Systémy s takovým složením se nazývají Wintel.

Nevýhody architektury počítače Harvard

Pro rychlost Procesor CISC Musel jsem zaplatit dvojnásobný / trojnásobný počet kontaktů. To nejen způsobilo přehřátí, ale také omezilo jeho velikost. V průměru každé 20 procenta zvýšení výkonu Harvardova zpracovatele Spotřeba energie se zvýšila na 50 procent.

Pro vyřešení tohoto problému byly vynalezeny vícejádrové procesory, ve kterém frekvence každého jádra byla snížena, ale celková kapacita byly vyšší než i overclocked jednojadrový.

Vliv Harvardské a Princetonské architektury budování počítačových systémů na další vývoj výpočetní matematiky

Přechod na vícejádrové letadlo citováno až do konce éry klasického programování, protože pro vícevláknové výpočty byla zapotřebí změnit klasické programovací algoritmy postavené na blokových diagramech. To vše vedlo k rozdílu mezi schopnostmi počítače a existujícími schopnostmi výpočetní matematiky. Problém se zhoršil po důkazu zákona Amdala, podle na které není možné plně rozvíjet paralelizováno výpočetní algoritmus, tj který nebyl by žádný podíl po sobě jdoucích operací.

Moderní architektura PC

Dnes existují počítače s různými typy a dokonce i hybridními architekturami. Nicméně, základní principy, které je určují, jsou:

• Softwareadministrace. Umožňuje automatizovat proces výpočtu v počítači. Podle tohoto principu je řešení jakéhokoliv úkolu prováděno podle programu, který určuje pořadí činností PC.
• Princip programu uložený v paměti. Obsahuje požadavek na dodání příkazů ve formě čísel, jak se to děje s ohledem na data, a zpracovává je stejně jako čísla. Současně je před spuštěním načten do paměti dává schopnost urychlit proces implementace.
• Princip náhodného přístupu k počítačové paměti RAM. Prvky programů a dat se zaznamenávají na libovolném místě OP. Toto řešení vám umožní oslovit určitou oblast paměti, bez pohledu na předchozí.

Nyní víte, jak se architektura liší od Harvardského Princetonu a jak důležitá je pro vývoj výpočetní techniky. Možná, že v čase budou existovat nové principy pro budování počítačových systémů, který bude dosahovat výsledků, který dnes vypadají fantasticky.