Архітектура фон Неймана (англ. Von Neumann architecture) - широко відомий принцип спільного зберігання програм і даних в пам'яті комп'ютера. Обчислювальні системи такого роду часто позначають терміном «машина фон Неймана», проте, відповідність цих понять не завжди однозначно. У загальному випадку, коли говорять про архітектуру фон Неймана, мають на увазі фізичне відділення процесорного модуля від пристроїв зберігання програм і даних.
Все змінила ідея збереження комп'ютерних програм в загальній пам'яті. На час її появи використання архітектур, заснованих на наборах виконуваних інструкцій, і уявлення обчислювального процесу як процесу виконання інструкцій, записаних в програмі, надзвичайно збільшило гнучкість обчислювальних систем в плані обробки даних. Один і той же підхід до розгляду даних і інструкцій зробив легкої завдання зміни самих програм.
Принципи фон Неймана
Для представлення даних і команд використовується двійкова система числення.
Як програми (команди), так і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті (і кодуються в одній і тій же системі числення - найчастіше двійковій). Над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними.
Структурно основна пам'ять складається з пронумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка осередок; пам'ять внутрішня.
- Принцип послідовного програмного управління.
Всі команди розташовуються в пам'яті і виконуються послідовно, одна після завершення інший, в послідовності, яка визначається програмою.
- Принцип жорсткості архітектури
Незмінюваність в процесі роботи топології, архітектури, списку команд.
Комп'ютери, побудовані на цих принципах, відносять до типу Фоннеймановская.
Комп'ютери, побудовані на принципах фон Неймана
1 Поняття архітектури ЕОМ. Принципи фон Неймана
Класичні принципи побудови архітектури ЕОМ були запропоновані в 1946 році і відомі як принципи фон Неймана ".
Використання двійкової системи представлення даних
Принцип збереженої програми Нейман першим здогадався, що програма може також зберігатися у вигляді нулів і одиниць, причому в тій же самій пам'яті, що й оброблювані нею числа. Відсутність принципової різниці між програмою і даними дало можливість ЕОМ самій формувати для себе програму відповідно до результатів обчислень. Пристрій управління (УУ) і арифметико-логічний пристрій (АЛП) в сучасних комп'ютерах об'єднані в один блок - процесор, що є перетворювачем інформації, що надходить з пам'яті і зовнішніх пристроїв.
Пам'ять (ЗУ) зберігає інформацію (дані) і програми. Оперативна пам'ять у сучасних комп'ютерів "багатоярусно" і включає оперативний пристрій (ОЗУ) і зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗУ).
ОЗУ - це пристрій, що зберігає ту інформацію, з якої комп'ютер працює безпосередньо в даний час (виконується програма, частина необхідних для неї даних, деякі керуючі програми).
ВЗП - пристрої набагато більшої місткості, ніж ОЗУ, але істотно більш повільні.
Принцип послідовного виконання операцій
Структурно основна пам'ять складається з пронумерованих осередків. Процесору в довільний момент часу доступна будь-яка осередок. Звідси випливає можливість давати імена областям пам'яті, так, щоб до запомненним в них значень можна було б згодом звертатися або міняти їх в процесі виконання програми з використанням привласнених імен.
Принцип довільного доступу до осередків оперативної пам'яті
Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається в даній комірці пам'яті - число, текст або команда. Над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними.
Пристрій вводу-виводу - компонент типовий архітектури ЕОМ, що надає комп'ютеру можливість взаємодії із зовнішнім світом і, зокрема, з користувачами та іншими комп'ютерами.
1.6.Устройства введення-виведення інформації
Людина взаємодіє з інформаційними системами головним чином через пристрої введення-виведення (input-output devices). Прогрес в області інформаційних технологій досягається не тільки завдяки зростаючій швидкості процесорів і ємності запам'ятовуючих пристроїв, але також за рахунок вдосконалення пристроїв введення та виведення даних. Пристрої введення-виведення називаються також периферійними пристроями (peripheral devices).
Пристрої введення даних
Клавіатура (keyboard) - традиційне пристрій введення даних в комп'ютер. Клавіатурами оснащені як персональні комп'ютери, так і термінали мейнфреймів. Клавіатура сучасного комп'ютера містить зазвичай 101 або 102 клавіші, розділені на 4 блоки:
Миша (mouse) була розроблена досить давно (в 60-х роках), але стала широко використовуватися тільки з приходом в світ персональних комп'ютерів графічного призначеного для користувача інтерфейсу. Зазвичай миша, як і клавіатура, підключається до комп'ютера за допомогою кабелю. Користуватися мишею легко - ви пересуваєте її по столу, а на екрані комп'ютера синхронно переміщується курсор. Щоб активізувати деяку опцію, потрібно клацнути лівою (left) клавішею миші. За допомогою миші можна також "малювати" на екрані картинки.
Сенсорні екрани (touchscreens) призначені для тих, хто не може користуватися звичайною клавіатурою. Користувач може ввести символ або команду дотиком пальця до певної області екрану. Сенсорні екрани використовуються в основному на сладах продукції, в ресторанах, супермаркетах. Наприклад, в магазинах Muse Inc. (Бруклін), що продає компакт-диски, можна прослухати бажану композицію, доторкнувшись пальцем до її назви на екрані комп'ютера. Слухаючи обрану мелодію, ви можете одним дотиком викликати список інших композицій виконавця.
Пристрої автоматизованого введення інформації
Пристрої виведення інформації
Основні пристрої виведення інформації - монітори і принтери.
Монітори (monitors) - найбільш популярні пристрої відображення інформації. Основа більшості сучасних моніторів - електронно-променева трубка, ЕПТ (cathoderaytube, CRT). За принципом роботи ЕПТ нагадують кінескопи, використовувані в звичайних телевізорах - електронна гармата випускає пучок електронів, висвітлюють на екрані картинку, що складається з точок (pixels). Чим більше точок може вмістити екран, тим вище дозвіл (resolution) монітора. Більшість моніторів підтримують режими дозволу 800x600 і 1024x768 точок. Крім дозволу, монітори характеризуються такими параметрами, визначальними якість зображення:
розмір зерна (dotsize). дюйм (inch) - фізичний розмір однієї точки екрану монітора. Чим менше розмір зерна, тим вище якість зображення. Більшість моніторів бізнес-класу мають розмір зерна, рівний 0.28 дюйма;