Princeton i Harvard arhitektura računalnih sustava

Svi znaju što je neprocjenjiv doprinos razvoju računalne tehnologije napravio američki znanstvenici

Kako je sve počelo

Sredinom tridesetih godina, vojni odjel Ujedinjenih Države su uputile Princeton i Sveučilište Harvard stvoriti elektromehanički računalni sustav osmišljen kako bi podržao topništvo američke mornarice.

Kao rezultat toga pojavili su se dva pojma. Danas su poznati kao Harvard i Princeton arhitektura.

Konceptualna razlika

Glavna razlika između ova dva koncepta je da von Neumann arhitekture (Princeton) koristi jednu memoriju, tj. Zajedničku podatkovnu sabirnicu. S obzirom na svoj "Suparništvo", čiji je autor bio Howard Aiken, za njegovu primjenu potrebna je prisutnost nekoliko guma.

Osim toga, Harvardova arhitektura računalnog sustava razlikuje se od Princetona u tome svoj Implementacija s dovoljnom kompleksnošću sheme je brža. To je povezano s činjenicom da je u von Neumann istovremeno se ne može pristupiti programskoj memoriji i memoriji podataka.

Harvardova arhitektura naspram Princetona

Kao što znate, glavne komponente računala su ALU i memorija. Očito, što manje vodiča između njih, to bolje. S ove točke gledišta i sa račun za tehničke mogućnosti koje dogodio se Do kasnih šezdesetih godina prošlog stoljeća zasigurno je Neumannova arhitektura bila vođa. To je bio temelj dizajna RISC procesora.

No, znanstveni i tehnološki napredak nije stajao i 1970-ih Od 20. stoljeća pojavili su se poluvodiči. Uz njihovu pomoć, bilo je moguće stvoriti različite mikrokondukte, što je uklonilo problem korištenja velikog broja kontakata i doveo do pojave ere Harvardove arhitekture.

Daljnje konfrontacije

Pojava procesora razvio arhitekturu Harvard, je sastao s malo entuzijazma, jer u to vrijeme nije bilo softver koji može napraviti opipljive prednosti njihovog korištenja. Konkretno, zbog činjenice da nisu mogli raditi na visokim frekvencijama, nazivali su procesorima za siromašne.

Situacija s potražnjom za Harvard arhitektura se promijenila od nastanka PC Apple I. funkcioniralo na 8-bitni procesor MOS 6502, djelujući na arhitekturi Harvard, i trčanje Apple DOS.

Jednostavnost operacijskog sustava nadoknađena je kompliciranim procesorom procesora, nazvanim CISC. Imao je zasebnu 16-bitnu adresnu sabirnicu i dopušteno samovoljno manipulirati registrima. CISC procesor imao je izvedbu koja je bila nekoliko puta veća od svih postojećih.

Slijedom toga, IBM je ponovio ideju Applea stvaranjem osobnog IBM-PC računalo s Intelovim procesorom koji funkcionira prema konceptu Harvardove arhitekture. Kao OS, korišten je Microsoftov Microsoft DOS proizvod. Sustavi s takvim sastavom nazivaju se Wintel.

Nedostaci arhitekture računala Harvard

Za brzinu CISC CPU-a Morao sam platiti dvostruko / utrostručeni broj kontakata. To ne samo da je prouzročilo pregrijavanje, već je nameće i ograničenja njegove veličine. U prosjeku, svakih 20 postotak povećanja performansi Harvardovog procesora Potrošnja energije povećana je na 50 posto.

Kako bi riješio taj problem su izmislili višejezgrenih procesora, u kojem je smanjena učestalost svakog pojedinog jezgre, ali je ukupni kapacitet da su viši nego čak i overclockana jednojezgreni.

Utjecaj arhitekture Harvard i Princeton građevinskih računalnih sustava na daljnji razvoj računalne matematike

Prijelaz na višejezgrene zrakoplove naveo do kraja ere klasičnog programiranja, budući da je za višestruke izračune potrebna promjena klasičnih programskih algoritama izgrađenih na blok dijagramima. Sve to je dovelo do jaza između sposobnosti računala i postojećih sposobnosti računalne matematike. Problem je pogoršan nakon dokaza zakona Amdahl, prema na što nemoguće je potpuno razviti parallelized računalni algoritam, tj. takav, u koji ne bi bilo udjela uzastopnih operacija.

Moderna arhitektura računala

Danas postoje računala s različitim tipovima, pa čak i hibridnim arhitekturama. međutim osnovna načela, koji ih određuju, jesu:

• softverupravljanje. Omogućuje automatizaciju procesa računanja na računalu. Prema ovom načelu, rješenje bilo kojeg zadatka provodi se prema programu koji određuje slijed djelovanja računala.
• Načelo programa pohranjene u memoriji. Sadrži zahtjev za dostavom naredbi u obliku brojeva, kao što se događa u odnosu na podatke, i obrađuje ih na isti način kao i brojevi. Istodobno, to se učitava u memoriju prije pokretanja to daje sposobnost ubrzati proces implementacije.
• Načelo slučajnog pristupa računalnom RAM-u. Elementi programa i podataka bilježe se na bilo kojem mjestu OP. Ovo rješenje omogućuje vam da adresirate određeno područje memorije, bez gledanja na prethodnu.

Sada znate kako se arhitektura razlikuje od Harvard Princetona i koliko su važni za razvoj računalne tehnologije. Možda će u vremenu biti novih načela za izgradnju računalnih sustava, koji postići će rezultate, koji danas izgledaju fantastično.