Всеки знае какъв безценен принос за развитието на компютърните технологии направи американските учени. Въпреки, че изследванията се провеждат в много университети в тази страна, шампионатът по дланта принадлежи на Харвард и Принстън. Именно там бяха разработени версии на архитектурата на компютрите, което доведе до концепцията за развитие на компютърните технологии.

От всичко, което започна

В средата на 30-те години военният отдел на Съединените щати инструктира университетите в Принстън и Харвард да създадат електромеханична компютърна система, предназначена да поддържа артилерията на американския флот.


В резултат на това имаше две концепции. Днес те са известни като Харвардската и Принстънската архитектура.

Концептуалната разлика

Основната разлика между тези две концепции е, че архитектурата на фон Нойман (Princeton) използва една памет, т.е. обща шина за данни. Що се отнася до неговия "конкурент",, авторът на който беше Хауърд Ейкен за неговото прилагане изисква наличието на няколко гуми. В допълнение, Харвардската архитектура на компютърната система се различава от Принстън по това, че нейното изпълнение, с достатъчна сложност на схемата, е по-бързо. Това се дължи на факта, че във версията на фон Нейман на програмите за памет и данните може да не са налични едновременно.

Харвардска архитектура срещу Принстън

Както знаете, основните компоненти на компютъра са ALU и памет. Очевидно по-малките проводнициМежду тях, толкова по-добре. От тази гледна точка и като се вземат предвид техническите възможности, които се случиха преди края на 60-те години на миналия век, безспорно е водеща архитектура на Neuman. Именно това е в основата на дизайна на RISC процесорите.


Но научният и технологичният прогрес не остана неподвижен и полупроводниците се появиха през 70-те години на ХХ век. С тяхна помощ е възможно да се създадат много микропроводници, което елиминира проблема с използването на голям брой контакти и доведе до появата на ерата на Харвардската архитектура.

По-нататъшна конфронтация

Появата на преработвателите, разработени въз основа на архитектурата на Харвард, се срещна без много ентусиазъм, тъй като по това време не съществуваше, способна да направи осезаеми ползи от тяхното използване. По-специално, поради факта, че не могат да работят на високи честоти, те се наричат ​​преработватели за бедните. Ситуацията с търсенето на Харвардската архитектура се промени след появата на Apple I. Тя функционираше на 8-битов MOS 6502 процесор, работещ на Харвардската архитектура и с операционната система Apple DOS. Простотата на операционната система беше компенсирана от сложния дизайн на процесора, наречен CISC. Той притежаваше отделна 16-битова адресна шина и позволяваше произволно манипулиране на регистрите. Процесорът CISC имаше производителност, която превишаваше всички съществуващи няколко пъти. След това IBM повтори идеята на Apple, като създаде персонален компютър IBM PC с процесор Intel, работещ в съответствие с концепцията на Харвардската архитектура. Като операционна система, продуктът на Microsoft -Microsoft DOS. Системи с този състав се наричат ​​Wintel.

Недостатъци на Харвардската компютърна архитектура

За работата на процесорите на CISC трябваше да плащат двойно /три пъти броя на контактите. Това не само стана причина за неговото прегряване, но и наложи ограничения върху размера му. Средно на всеки 20% от растежа на производителността на процесора в Харвард, консумацията на електроенергия нараства до 50%. За решаването на този проблем са изобретени многоядрени процесори, в които честотата на всяко отделно ядро ​​е намалена, но в общата производителност те надвишават дори разпръснатите моноядрени.

Влиянието на Харвардската и Принстънската архитектура на изграждането на компютърни системи върху по-нататъшното развитие на изчислителната математика

Преходът към многоядрената VS доведе до края на ерата на класическото програмиране, тъй като за многонишковите изчисления е необходимо да се променят класическите алгоритми за програмиране, изградени на блок-схеми. , Всичко това доведе до пропаст между възможностите на компютъра и съществуващите възможности на компютърната математика. Проблемът се усложни след доказателството за закона на Амдал, че е невъзможно да се разработи изцяло паралелен изчислителен алгоритъм, т.е. в който няма да има част от последователни операции.

Модерна компютърна архитектура

Днес има компютри с различни типове и дори хибридни архитектури. Въпреки това, основните принципи, които ги определят, са:

Управление на софтуера. Тя ви позволява да автоматизиратепроцеса на изчисление на компютър. Според този принцип, решението на всяка задача се извършва в програма, която определя последователността на действията на компютъра.

Принцип на програма, съхранявана в паметта. Той съдържа изискването за представяне на команди под формата на числа, какъвто е случаят с данните и обработката им по същия начин като номерата. В същото време той се зарежда в RAM, преди да започне, което прави възможно ускоряването на процеса на изпълнение.

Принципът на случаен достъп до компютърната памет. Елементите на програмата и данните се записват на всяко място в ЗЗ. Това решение ви позволява да получите достъп до определена област от паметта, без да преразглеждате предишната.

Сега знаете какво се отличава Харвардската архитектура от Принстън и какво значение имат те за развитието на компютрите. Може би с течение на времето ще се появят нови принципи за изграждане на компютърни системи, които ще ви позволят да постигнете резултати, които днес изглеждат фантастични.