Джон фон Нейман

Матеріал з Вікі ЦДПУ
Перейти до: навігація, пошук
Vonneumann.jpg

Джон фон Нейман

Американський математик і фізик, автор праць з функціонального аналізу, квантової механіки, логіки, метеорології. Вніс великий внесок у створення перших ЕОМ та розробку методів їх застосування.

Біографія

Янош Лайош Нейман народився в Будапешті, що був в ті часи містом Австро-Угорської імперії. Він був старшим з трьох синів в сім'ї процвітаючого будапештського банкіра Макса Неймана (угор. Neumann Miksa) і Маргарет Кенн (угор. Kann Margit). Янош, або просто «Янсі», був незвичайно обдарованою дитиною, цікавився математикою, природою чисел і логікою навколишнього світу.

У 1911 році він поступив в Лютеранську гімназію. У 1913 році його батько отримав дворянський титул, і Янош разом з австрійським і угорським символами знатності — приставками фон (von) до австрійського прізвища і титулом Маргиттаї (Margittai) в угорському іменуванні — став називатися Янош фон Нейман або Нейманом Маргиттаї Янош Лайош.

Фон Нейман отримав ступінь доктора філософії з математики (з елементами експериментальної фізики і хімії) в університеті Будапешта в 23 роки.З 1926 по 1930 роки Джон фон Нейман був приват-доцентом в Берліні.

У 1930 році фон Нейман був запрошений на викладацьку посаду в американський Принстонський університет.

У 1937 році фон Нейман став повноправним громадянином США. У 1938 він був нагороджений премією імені М. Бохера за свої роботи в області аналізу.

Фон Нейман був одружений двічі. Вперше він одружувався з Маріетт Кевеші (Mariette Kövesi) в 1930 році. Фон Нейман навіть погодився перейти в католицтво, щоб догодити її сім'ї. Шлюб розпався в 1937 році, а вже в 1938 він одружується з Кларою Ден (Klara Dan). Від першої дружини у фон Неймана народилася дочка Марина — в майбутньому відомий економіст.

У 1957 році фон Нейман захворів раком кісток, можливо, викликаним радіоактивним опромінюванням при дослідженні атомної бомби в Тихому океані або, можливо, при подальшій роботі в Лос-Аламосі, штат Нью-Мексико (його колега, піонер ядерних досліджень Енріко Фермі, помер від раку кісток в 1954 році). Через кілька місяців після постановки діагнозу фон Нейман помер у важких муках.

Вклад в історію розвитку компютерної техніки

  • Архітектура фон Неймана

Архітектура фон Неймана - широко відомий принцип спільного зберігання команд і даних у пам'яті комп'ютера. Основною відмінністю якої від інших подібних архітектур є спільне зберігання даних і машинних команд в комірках однієї і тієї ж пам'яті, що робить неможливим їх розрізнення за способом представлення або кодування і понині залишається домінуючою схемою організації ЕОМ загального призначення.

  • Принципи фон Неймана

У 1946 році Д. фон Нейман, Г. Голдстайн і А. Беркс у своїй спільній статті виклали нові принципи побудови та функціонування ЕОМ. У наслідок на основі цих принципів вироблялися перші два покоління комп'ютерів. У більш пізніх поколіннях відбувалися деякі зміни, хоча принципи Неймана актуальні і сьогодні.

По суті , Нейману вдалося узагальнити наукові розробки та відкриття багатьох інших вчених і сформулювати на їх основі принципово нове.

1 . Використання двійкової системи числення в обчислювальних машинах. Перевага перед десятковою системою числення полягає в тому , що пристрої можна робити досить простими , арифметичні і логічні операції у двійковій системі числення також виконуються досить просто .

2 . Програмне управління ЕОМ. Робота ЕОМ контролюється програмою, що складається з набору команд. Команди виконуються послідовно один за одним . Створенням машини з зберiгається в пам'ятi було покладено початок тому , що ми сьогодні називаємо програмуванням.

3 . Пам'ять комп'ютера використовується не тільки для зберігання даних , але і програм. При цьому і команди програми і дані кодуються у двійковій системі числення , тобто їх спосіб запису однаковий. Тому в певних ситуаціях над командами можна виконувати ті ж дії , що і над даними.

4 . Осередки пам'яті ЕОМ мають адреси , які послідовно пронумеровані. У будь-який момент можна звернутися до будь-якій комірці пам'яті за її адресою . Цей принцип відкрив можливість використовувати змінні в програмуванні .

5 . Можливість умовного переходу в процесі виконання програми. Не дивлячись на те , що команди виконуються послідовно , в програмах можна реалізувати можливість переходу до будь-якого ділянці коду .Найголовнішим наслідком цих принципів можна назвати те , що тепер програма вже не була постійною частиною машини (як наприклад , у калькулятора ) .

Програму стало можливо легко змінити. А ось апаратура , звичайно ж , залишається незмінною , і дуже простий .Для порівняння , програма комп'ютера ENIAC ( де не було зберігається в пам'яті програми ) визначалася спеціальними перемичками на панелі. Щоб перепрограмувати машину ( встановити перемички по-іншому ) міг знадобитися далеко не один день. І хоча програми для сучасних комп'ютерів можуть писатися роки , однак вони працюють на мільйонах комп'ютерів після кілька хвилинної установки на жорсткий диск .

  • Машина фон Неймана

Машина фон Неймана, як і практично кожна сучасна ЕОМ загального призначення, складається з чотирьох основних компонентів:

- Операційний пристрій (ОП), який виконує команди з визначеного набору, який називається системою (набором) команд, над порціями інформації, яка зберігається відокремленій від операційного пристрою пам'яті (хоча сучасні архітектури мають в складі операційного пристрою додаткову пам'ять (зазвичай банк регістрів), в якій операнди зберігаються порівняно короткий час безпосередньо в процесі проведення обчислень.

-Пристрій управління (ПУ), який організує послідовне виконання алгоритмів, розшифрування команд, які поступають із запам'ятовуючого пристрою (див. нижче), реагує на аварійні ситуації та виконує загальні функції управління всіма вузлами обчислювальної машини. Зазвичай ОП та ПУ об'єднуються в структуру, яка називається центральним процесором. Слід звернути увагу, що вимога саме послідовного, в порядку надходження з пам'яті (в порядку зміни адрес в лічильнику команд) виконання команд є принциповою. Архітектури, які не додержуються такого принципу, взагалі не вважаються фон-нейманівськими.

-Запам'ятовуючий пристрій (ЗП) — масив комірок з унікальними ідентифікаторами (адресами), в яких зберігаються команди та дані.

-Пристрій вводу-виводу (ПВВ), який забезпечує зв'язок ЕОМ з зовнішнім світом, різними пристроями, які передають інформацію на переробку в ЕОМ та приймають результати

Machineneumann.preview.gif

Комп'ютери, побудовані на принципах фон Неймана

За планом, першим комп'ютером, побудованим з архітектури фон Неймана, мав стати EDVAC, проте до 1951 року EDVAC ні запущено через технічні труднощі у створенні надійної комп'ютерної пам'яті і розбіжностей у групі розробників. Інші науково-дослідні інститути, ознайомившись з Еніак і проектом EDVAC, зуміли вирішити ці проблеми набагато раніше.

Першими сім'ю комп'ютерами, в яких були реалізовані основні особливості архітектури фон Неймана, були:

У СРСР першою повністю електронною обчислювальною машиною близькою до принципів фон Неймана стала МЕСМ, побудована Лебедєвим (на базі київського Інституту електротехніки АН УРСР), що пройшла державні приймальні випробування в грудні 1951 року.

Додаткові матеріали

Корисні посилання

Автор

Ковпак Віра