Prezentare pe tema John von Neumann. Prezentare pe tema „John von Neumann” Generația Zero. Calculatoare mecanice

Date importante din viața omului de știință Născut la 28 decembrie 1903 la Budapesta. Născut la 28 decembrie 1903 la Budapesta. În 1911 a intrat la Gimnaziul Luteran. În 1911 a intrat la Gimnaziul Luteran. În 1926 a primit titlul de doctor în filozofie în matematică (cu elemente de fizică experimentală și chimie). În 1926 a primit titlul de doctor în filozofie în matematică (cu elemente de fizică experimentală și chimie). Din 1926 până în 1930, John von Neumann a devenit profesor privat la Berlin. Din 1926 până în 1930, John von Neumann a devenit profesor privat la Berlin.

Date importante în viața unui om de știință În 1930, el a fost invitat într-un post didactic la Universitatea Princeton. În 1930, a fost invitat într-un post didactic la Universitatea Princeton. În 1937, von Neumann a devenit cetățean american. În 1937, von Neumann a devenit cetățean american. În 1938 i s-a acordat Premiul Bocher pentru munca sa în domeniul analizei. În 1938 i s-a acordat Premiul Bocher pentru munca sa în domeniul analizei. În 1930, s-a căsătorit cu Marietta Kövesi. În 1930, s-a căsătorit cu Marietta Kövesi pentru a doua oară. În 1938, s-a căsătorit pentru a doua oară cu Clara Dan.

Date importante în viața unui om de știință În 1946, el a demonstrat o teoremă despre densitatea numerelor de înregistrare în sisteme de numere poziționale exponențiale duble combinate. În 1946, el a demonstrat o teoremă privind densitatea numerelor de înregistrare în sisteme de numere poziționale exponențiale duble combinate. În 1950, a fost făcută prima prognoză meteo numerică de succes. În 1950, a fost făcută prima prognoză meteo numerică de succes. În 1957 s-a îmbolnăvit de cancer osos. În 1957 s-a îmbolnăvit de cancer osos.

John von Neumann și principiile sale 1. Principiul codificare binară: Toate informațiile sunt codificate în formă binară. 2. Principiul controlului programului: un program este format dintr-un set de comenzi. 3. Principiul omogenității memoriei: stocat într-o singură memorie. 4. Principiul de adresare: memoria este formată din celule numerotate.

Descrierea prezentării prin diapozitive individuale:

1 tobogan

Descrierea diapozitivei:

2 tobogan

Descrierea diapozitivei:

Arhitectura Von Neumann este un principiu binecunoscut de stocare a programelor și datelor împreună în memoria computerului. Când oamenii vorbesc despre arhitectura von Neumann, se referă la separarea fizică a modulului procesorului de programe și dispozitivele de stocare a datelor. Marea majoritate a calculatoarelor se bazează pe următoarele: principii generale, formulat în 1945 de omul de știință american John von Neumann. 1. Principiul controlului programului. Din aceasta rezultă că programul constă dintr-un set de comenzi care sunt executate de procesor automat una după alta într-o anumită secvență. * Un program este preluat din memorie folosind un contor de programe. Acest registru de procesor mărește secvențial adresa următoarei instrucțiuni stocate în el cu lungimea instrucțiunii. 2. Principiul omogenității memoriei. Programele și datele sunt stocate în aceeași memorie. Prin urmare, computerul nu distinge între ceea ce este stocat într-o celulă de memorie dată - un număr, text sau comandă. Puteți efectua aceleași acțiuni asupra comenzilor ca și asupra datelor. Se deschide o serie intreaga oportunități. ** Comenzile dintr-un program pot fi obținute ca rezultate din execuția altui program. Metodele de traducere - traducerea textului programului dintr-un limbaj de programare - se bazează pe acest principiu. nivel înaltîn limbajul unei anumite mașini. 3. Principiul țintirii. Din punct de vedere structural, memoria principală este formată din celule renumerotate; Orice celulă este disponibilă procesorului în orice moment. Aceasta implică capacitatea de a denumi zonele de memorie, astfel încât valorile stocate în acestea să poată fi accesate sau modificate ulterior în timpul execuției programului folosind numele atribuite. Calculatoarele construite pe aceste principii sunt de tip von Neumann.

3 slide

Descrierea diapozitivei:

Memoria procesorului Executarea comenzilor poate fi urmărită după următoarea schemă: INTRARE IEȘIRE PROGRAM DATE COMANDĂ CONTATOR COMANDĂ REGISTRE CU OPERAND REGISTRE ADDER ALU O mașină von Neumann este formată dintr-un dispozitiv de stocare (memorie) - memorie, un dispozitiv aritmetico-logic - ALU , un dispozitiv de control - CU, precum și dispozitive de intrare și ieșire. Programele și datele sunt introduse în memorie de la dispozitivul de intrare printr-o unitate logică aritmetică. Toate comenzile programului sunt scrise în celulele de memorie adiacente, iar datele pentru procesare pot fi conținute în celule arbitrare. Pentru orice program, ultima comandă trebuie să fie comanda de închidere. Următoarea instrucțiune este selectată din celula de memorie, a cărei adresă este stocată în contorul de programe; conținutul contorului de programe este mărit cu lungimea comenzii Comanda selectată este transferată la dispozitivul de control în registrul de comenzi. Apoi, unitatea de control decriptează câmpul de adresă al comenzii. Pe baza semnalelor de la unitatea de control, operanzii sunt citiți din memorie și scrieți în ALU în registre speciale de operanzi. Unitatea logică aritmetică realizează operațiile specificate de instrucțiuni asupra datelor specificate. Din unitatea logică aritmetică, rezultatele sunt trimise în memorie sau pe un dispozitiv de ieșire. Diferența dintre o memorie și un dispozitiv de ieșire este că într-o memorie, datele sunt stocate într-o formă convenabilă pentru procesare de către un computer și sunt trimise la dispozitivele de ieșire într-un mod convenabil pentru o persoană. Ca urmare a executării oricărei comenzi, contorul programului se modifică cu unul și, prin urmare, indică următoarea comandă a programului. toți pașii anteriori se repetă până când se ajunge la comanda „stop” Dar datele pot rămâne și în procesor dacă adresa rezultatului nu a fost specificată.

În 1946, D. von Neumann, G. Goldstein și A. Berks
articolul lor comun conturat nou
principiile de construcție și funcționare a calculatoarelor.
Ulterior, pe baza acestor principii
au fost produse
primul
două
generatii
calculatoare. În generațiile ulterioare
au existat unele schimbări, deși principiile
Neumann sunt încă relevante astăzi.

1. Utilizarea sistemului de numere binare în calculatoare.

1. UTILIZAREA BINARULUI
SISTEME NUMERALE IN
MAȘINI DE CALCUL.
Avantaj peste sistem zecimal socoteala
este că dispozitivele pot fi făcute
destul de simplu, aritmetic și logic
operațiuni în sistem binar de asemenea, socoteala
sunt efectuate destul de simplu.

2. Control software de calculator

2. CONTROLUL SOFTWARE
calculator
Funcționarea computerului este controlată de un program format din
set de comenzi. Comenzile sunt executate secvenţial
unul după altul. Prin crearea unei mașini cu stocate în memorie
programul a pus bazele pentru ceea ce suntem astăzi
o numim programare.

3. Memoria computerului este folosită nu numai pentru stocarea datelor, ci și a programelor.

3. MEMORIA CALCULATORULUI NU ESTE UTILIZĂ
NUMAI PENTRU STOCAREA DATELOR, DAR SI
PROGRAM.
În acest caz, atât comenzile programului, cât și datele sunt codificate
în sistemul de numere binar, adică felul lor de a scrie
este la fel. Prin urmare, în anumite situații peste
comenzile pot efectua aceleași acțiuni ca și cu
date.

4. Celulele de memorie ale computerului au adrese care sunt numerotate secvenţial

4. CELELE DE MEMORIE CALCULATORULUI AU ADRESE,
CARE CONSECUT
NUMEROTATE
Puteți accesa orice celulă în orice moment
memorie la adresa sa. Acest principiu s-a deschis
capacitatea de a utiliza variabile în
programare.

5. Posibilitatea de tranziție condiționată în timpul execuției programului.

5. POSIBILITATEA DE TRANZIȚIE CONDIȚIONATĂ LA
PROCESUL DE EXECUTARE A PROGRAMULUI.
Chiar dacă comenzile sunt în curs de executare
secvenţial, în programe pot fi implementate
capacitatea de a sări la orice parte a codului.

Arhitectura Von Neumann

ARHITECTURA VON NEUMANN

Generații de calculatoare - istoria dezvoltării tehnologiei de calcul

GENERAȚII DE CALCULATE – ISTORIE
DEZVOLTĂRI DE ECHIPAMENTE DE CALCUL

Generație zero. Calculatoare mecanice

GENERATIE ZERO.
CALCULATELE MECANICE
Mașina de calcul a lui Blaise Pascal
1642 această mașină ar putea
efectuează numai operații
adunarea și scăderea.

Prima generație. Calculatoare cu tub vid (194x-1955)

PRIMA GENERATIE. CALCULATELE PORNITE
SUPPAPE ELECTRONICE (194X-1955)
Performanță: câteva zeci de mii
operații pe secundă.
Particularitati:
Deoarece lămpile sunt de dimensiuni semnificative și
Sunt mii, atunci mașinile erau enorme ca dimensiuni.
Deoarece sunt multe lămpi și au proprietatea
arde, apoi computerul era adesea inactiv din cauza
Găsirea și înlocuirea unei lămpi defectuoase.
Lămpile produc o cantitate mare de căldură,
prin urmare, mașinile de calcul necesită
sisteme speciale de răcire puternice.

A doua generație. Calculatoare cu tranzistori (1955-1965)

A DOUA GENERAȚIE. CALCULATELE PORNITE
TRANZISTOARE (1955-1965)
Performanță: sute de mii de operațiuni per
doilea
Primul computer pornit
Tranzistoarele TX au devenit prototipul pentru
calculatoarele filialei PDP din DEC,
care poate fi considerat
fondatorii computerului
industrie, pentru că a apărut un fenomen
vânzarea în masă a mașinilor. Lansări DEC
primul minicomputer (aproximativ de dimensiunea
dulap). Aspectul înregistrat
afişa.

A treia generație. Calculatoare cu circuit integrat (1965-1980)

A TREIA GENERAȚIE. CALCULATELE PORNITE
CIRCUITE INTEGRATE (1965-1980)
Performanță: milioane de operații pe secundă.
Circuitul integrat este
circuit electronic gravat pe siliciu
cristal. Această diagramă se potrivește cu mii
tranzistoare.
Există o problemă cu compatibilitatea lansării
modele ( software sub ele).
Pentru prima dată, mare accent pe compatibilitate
dat de IBM.

A patra generație. Calculatoare pe circuite integrate la scară mare (și la scară foarte mare) (1980-...)

A PATRA GENERAȚIE. CALCULATELE PORNITE
MARE (ȘI EXTRA MARE) INTEGRAL
SCHEMA (1980-…)
Performanță: sute de milioane de operații pe secundă.
A devenit posibil să plasați mai mult de unul
un singur circuit integrat, dar mii. Performanţă
calculatoarele au crescut semnificativ.
La sfârșitul anilor 70 - începutul anilor 80 a fost popular
Computer Apple proiectat de Steve Jobs și
Steve Wozniak. Mai târziu a fost produs în masă
lansat computer personal PC IBM pe procesor

Slide 2

Primul computer Primul computer a fost construit în 1943-1946 la Moore School of Electrical Engineers de la Universitatea din Pennsylvania și a fost numit ENIAC (după primele litere ale numelui englezesc - electronic digital integrator and computer). Von Neumann a sugerat dezvoltatorilor săi cum să modifice ENIAC pentru a-și simplifica programarea. Dar la crearea următoarei mașini - EDVAK (calculator electronic automat cu variabile discrete), von Neumann a luat un rol mai activ. El a dezvoltat o diagramă logică detaliată a mașinii, în care unitățile structurale nu erau elemente de circuit fizic, ci elemente de calcul idealizate. Utilizarea elementelor de calcul idealizate a fost un pas important înainte, deoarece a făcut posibilă separarea creării unei fundamentale circuit logic din implementarea sa tehnică. Von Neumann a propus și o serie de soluții de inginerie. Von Neumann a propus utilizarea tuburilor cu raze catodice (un sistem de memorie electrostatică) mai degrabă decât liniile de întârziere ca elemente de memorie, ceea ce ar trebui să mărească foarte mult performanța. În acest caz, a fost posibil să se proceseze toți biții din cuvântul mașină în paralel. Această mașină a fost numită JONIAC ​​​​- în onoarea lui von Neumann. Cu ajutorul lui JONIAK, au fost efectuate calcule importante la crearea bombei cu hidrogen.

Slide 3

Von Neumann a propus un sistem de corecție a datelor pentru a crește fiabilitatea sistemelor - utilizarea de dispozitive duplicate cu selectarea unui rezultat binar pe baza celui mai mare număr. Von Neumann a lucrat mult la auto-reproducerea automatelor și a reușit să demonstreze posibilitatea de auto-reproducere a unei mașini cu stări finite care avea 29 de stări interne. Din cele 150 de lucrări ale lui Neumann, doar 20 tratează probleme de fizică, în timp ce restul sunt distribuite în mod egal între matematica pură și aplicațiile sale practice, inclusiv teoria jocurilor și teoria computerelor.

Slide 4

Lucrări de pionierat în teoria computerelor

Neumann deține lucrări inovatoare despre teoria calculatoarelor legate de organizarea logică a calculatoarelor, problemele funcționării memoriei mașinii, imitarea aleatoriei și problemele sistemelor de auto-reproducere. În 1944, Neumann sa alăturat echipei ENIAC a lui Mauchly și Eckert ca consultant matematic. Între timp, grupul a început să dezvolte un nou model, EDVAC, care, spre deosebire de precedentul, ar putea stoca programe în memorie internă. În 1945, Neumann a publicat un „Raport preliminar asupra mașinii EDVAC”, care a descris mașina în sine și proprietățile sale logice. Arhitectura computerului descrisă de Neumann a fost numită „von Neumann” și, astfel, i s-a atribuit paternitatea întregului proiect. Ulterior, acest lucru a dus la un litigiu privind brevetele și a determinat ca Eckert și Mauchly să părăsească laboratorul și să-și înființeze propria companie. Cu toate acestea, „arhitectura von Neumann” a fost baza pentru toate modelele de computer ulterioare. În 1952, Neumann a dezvoltat primul computer care a folosit programe scrise pe un mediu flexibil, MANIAC I.

Slide 5

Una dintre ideile utopice ale lui Neumann, pentru a cărei dezvoltare a propus-o folosind calcule computerizate, a fost încălzirea artificială a climei de pe Pământ, pentru care trebuia să acopere gheața polară cu vopsea închisă la culoare pentru a reduce reflectarea energiei solare. La un moment dat, această propunere a fost discutată serios în multe țări. Multe dintre ideile lui von Neumann nu au primit încă o dezvoltare adecvată, de exemplu, ideea relației dintre nivelul de complexitate și capacitatea sistemului de a se reproduce. existența unui nivel critic de complexitate, sub care sistemul degenerează și peste care dobândește capacitatea de a se reproduce. În 1949, a fost publicată lucrarea „Despre inelele operatorului”.

Slide 6

În 1956, Comisia pentru Energie Atomică i-a acordat lui Neumann Premiul Enrico Fermi pentru contribuții remarcabile la teoria și practica calculatoarelor. John von Neumann a primit cele mai înalte distincții academice. A fost ales membru al Academiei de Științe Exacte (Lima, Peru), al Accademia dei Lincei (Roma, Italia), al Academiei Americane de Arte și Științe, al Societății Americane de Filosofie, al Institutului Lombard de Științe și Litere, al Royal Academia de Științe și Arte din Țările de Jos, Academia Națională a Statelor Unite și un doctorat onorific în multe universități din SUA și alte țări.