Авторство концепции, положенной в основу фон-неймановской архитектуры, в действительности принадлежит коллективу авторов (фон Нейман, Дж. Экерт, Дж. Макли), которые работали над созданием одной из первых ЭВМ общего назначения с возможностью перепрограммированияENIAC (1943, в частности фон Нейман был консультантом в этом проекте), а потом уже глубже реализована в машине EDVAC (1952). Сами принципы были сформулированы в нескольких публикациях, среди которых следует выделить такую как Burks, AW, Goldstine, HH, and von Neumann, J. Preliminary Discussion Of The Logical Design Of An Electronic Computing Instrument, 1945 («Предыдущая дискуссия о логическом устройстве электронного вычислительного инструмента «) и Von Neumann, J. First Draft Of A Report On The EDVAC, 1946 («Первый вариант доклада о EDVAC»).
Собственно, главной проблемой, которая стояла перед «пионерами» вычислительной техники была чрезвычайная сложность введения алгоритма вычислений в ЭВМ, для чего приходилось иметь дело с многочисленными переключателями, тумблерами, разъемами и другими коммутирующими элементов. Это затрудняло процесс, приводило к огромному количеству ошибок и отнюдь не прибавляло этим машинам универсальности.
Фон Нейман в своей «Предварительный дискуссии» предложил взамен хранить алгоритм вместе с данными для вычислений в памяти вычислительной машины, что бы давало возможность во-первых оперативно перепрограммировать систему, а во-вторых обращаться с командами как с данными, проводить над ними такие же вычислительные операции, то есть фактически открывало возможность для написания программ, которые сами себя модифицируют (и это было совсем не экзотикой на то время, а практической необходимостью). Таким образом предлагалась организация вычислений, которая действительно делала вычислительную машину универсальным инструментом.
Такая структура делала невозможным различение команд от данных в памяти машины по структуре представления, но фон-Нейманом было указано, что такое размещение возможно «при условии, если машина каким-то образом сможет различить их». Для того, чтобы указать машине на то, где есть команды, а где есть данные, была впоследствии предложена концепция счетчика команд (program counter), в котором хранилась адрес текущей команды, а после ее выполнения заменялась адресу следующей. Адреса же самих операндов (данных) хранились непосредственно в команде.
Также в «Предварительный дискуссии» была достаточно подробно рассмотрена четырехкомпонентной структура вычислительного инструмента, которая сейчас считается классической структурой фон-неймановской машины, а именно: арифметическое устройство, устройство управления, память и пульт оператора.
Цель:
Структура ЭВМ Рассмотреть принципы функционирования ЭВМ;
Рассмотреть принципы Дж. Фон Неймана;
Рассмотреть организацию оперативной памяти;
Представление информации в ЭВМ.
