冯·诺依曼结构：该项目的出现的历史

该架构 冯·诺依曼的， 也被称为冯诺依曼模型或普林斯顿架构，基于在1945年，数学家和物理学家约翰·冯·诺伊曼在计算机EDVAC的报告“第一个草案”中描述的方法。

该电路结构

该报告介绍具有由处理单元的部分，包括所述电子数字计算机的冯·诺依曼体系结构图：

• 算术逻辑单元;
• 处理器的寄存器;
• 所述控制单元包括：指令寄存器和程序计数器;
• 用于存储数据的存储器;
• 外部存储装置;
• 输入和输出机制。

发展的含义包括在存储在所述计算机的信息的任何信息可通过该程序，在其中操作，所选择的数据不能被同时播放，因为它们共享一个公用总线中使用的事实。 这是在“第一稿”，其中介绍了有关建筑应该是什么样的科学家想到提及。 冯·诺依曼称这种情况“瓶颈”，这往往限制了系统的性能。

冯·诺依曼架构的原理

数字计算机 - 计算机，用于存储程序，其包括程序指令，数据读，写，并且还包括随机存取存储器（RAM）。 由约翰·冯·诺依曼架构的原则在他的作品中概述“第一个项目。” 据他介绍，存储在程序内存的计算机已超过计算机，例如ENIAC的控制的改善。 后者是通过设置开关，和补片的插入，从而导致的各种功能块之间路由数据和控制信号进行编程。 在绝大多数的内存也采用这种方式由现代计算机。 因此计算机架构冯·诺依曼是不同的，例如，来自哈佛大学，使得它不使用主和高速缓冲存储器。

史前

第一台计算机被赋予了固定的程序。 一些非常简单的电脑仍然使用这种设计或简单或培训目的。 例如，台式计算器也是有固定程序的计算机。 它可以用数学的基础工作，但它不能作为 一个文字处理器 或游戏控制台。 改变固定机程序需要该装置的再布线，重组或重组。 最早的计算机不那么狭隘，因为他们已经在第一时间为科学目的而开发的。 重新编程更晚出现，这是一个艰苦的过程，因为框图和纸币和结束详细设计。 特别困难的是物理机恢复信道的现代化过程。 这可能需要在ENIAC3周安装，并试图使其工作。

一个新的想法

有一台电脑，在存储器中存储的程序，一切都改变了。 存储在内存中，他们设计了一组指令。 这意味着机器可以立即获得一组指令来进行计算。

这种方案的设计涉及自修改代码。 一对这样的对象的第一植物是需要一种算法，以增加或以其它方式改变的命令的地址部分。 他被手动放置在早期的设计。 这成为不那么重要时，索引寄存器和间接寻址成为约翰·冯·诺依曼机的计算机体系结构所具有的共同特点。 其他用途 - 与立即解决的命令流中插入频繁使用的数据。 但是自修改代码在很大程度上一直被人诟病，因为它通常是很难理解和调试。 此外，他也被证明是现代处理器的再现和缓存方案的条款是无效的。

总的来说，处理指令作为数据的能力 - 这是什么使汇编器，编译器，汇编器，装载机等文书自动编程的可能的对象。 可以这么说，编写写程序的程序。 规模较小，重复激烈的输入和输出操作，如在现代3D图形的BitBlt图像操纵原语或像素与顶点着色器，已被发现是无效的，而无需用户设备上运行。

存储在程序存储器中的发展理念

数学家 阿伦·图灵， 谁曾马克斯·纽曼的剑桥大学演讲之后的数理逻辑的问题的兴趣，在1936年写的一篇文章，它发表在伦敦数学学会的版本。 在书中，他描述了一个假想的机器，这是他所谓的“通用的计算机”，而这是现在被称为通用图灵机。 她有无限存储（在现代术语 - 内存），其中载指令和数据，这是创建和架构。 冯·诺依曼成为在同一时间图灵相识，当时他是剑桥大学客座教授于1935年，并在1936年至1937年中的图灵高等研究院在普林斯顿（新泽西州）卫冕他的博士论文的过程。

独立士·普雷斯珀·埃克特和Dzhon Mochli，谁开发电气工程学院ENIAC在美国宾夕法尼亚大学，写了关于机的概念，它存储的程序在内存中的1943年12月。 当规划一个新机，EDVAC，埃克特在1944年1月写的，它会使用金属汞延迟存储在新的设备寻址存储器中的数据和程序。 这是一个实践的机器，存储在内存中的程序建设提出了第一次。 与此同时，他和莫齐利并不知道图灵（下图）的工作。

计算机体系结构：冯·诺依曼原理

冯·诺依曼曾参与“曼哈顿计划”，在国家实验室的洛斯阿拉莫斯国家实验室，这需要巨大的计算量。 它吸引了他在1944年ENIAC的夏季项目。 在那里，他加入了发展EDVAC计算机上的讨论。 在这一组中，他写了一篇题为关于EDVAC»“的第一份报告草案文件的基础上，埃克特和莫齐利的工作。 这是未完成的，当他的同事戈尔茨坦分布式项目与冯·诺依曼（顺便说一下，埃克特和莫齐利都惊呆了这一消息）。 该文件已经被阅读了几十个同事冯·诺依曼在美国和欧洲对计算机发展的下一个阶段产生深远的影响。

冯·诺依曼体系结构的基本原则，载于“第一稿”，得到了广泛的普及，而图灵覆盖她的电子计算器，其中进行了详细的工程设计和程序进行了描述报告。 虽然说明和作者的汽车，这被称为自动计算引擎（ACE）的演讲。 他在1946年提出它对英国国家物理实验室的执行委员会。 过了一会儿，甚至成功地实施了各种ACE的设计制作。

项目启动

和冯·诺依曼和图灵文件的项目描述计算机内存中存储特定程序，但文章冯诺依曼在社会上取得了更大的循环，计算机体系结构后来被称为约翰·冯·诺依曼结构。

1945年，纽曼教授，谁再在工程学校在费城，在那里他第一次ENIAC建工作，代表他的同事发出的数字计算机的逻辑设计报告。 该报告提供的机器，这已经成为被称为EDVAC建设一个相当详细的建议。 她最近才在美国成立，但报告激发了冯·诺依曼EDSAC的创建。

疯子和Joniacs

1947年，伯克斯，戈尔茨坦和冯诺依曼发表的另一篇报告，该报告涵盖其他类型的车（这并行的时间），这应该是非常快的，有能力，也许建设，携带高达每秒20000个操作。 他们指出，在它的建设尚未解决的问题是适当的存储器的发展，其中所有的内容必须是立即可用。 首先，他们建议用一种特殊的真空管，称为选数，这是在普林斯顿大学实验室发明。 这种管是昂贵的，并让他们非常困难，特别是如果你采用这种架构。 冯·诺依曼随后决定建立基于威廉姆斯的内存一辆车。 这台机器，这是在1952年6月在普林斯顿完成，已成为家喻户晓MANIAC（或只是疯子）。 它的设计是通过对半打以上的类似设备，目前已被建在美国，所谓的漫画Johniacs建设的创作者灵感。

创作原则

其中最现代化的数字电脑，自动电子计算技术体现了发展和完善已经证明在国家物理实验室在特丁顿，它被设计由一小群数学家，工程师和研发工程师的建成，与多家生产工程师从英国电气援助有限责任公司 该设备还处于实验室中，而只是作为一个原型一个更大的工厂，这被称为自动计算引擎。 但是，尽管只有800热电子管的相对较小的重量和内容，这是一个非常快速和灵活的计数机。

使用机器的基本概念和抽象的原则计算已经制定由图灵博士同伦敦数学学会在1936年的基础上，但在英国这样的机器工作已被推迟战争。 在1945年，创造的这种装置的问题，考试继续在国家物理实验室Vormsli博士，数学实验室部总监。 他参加了图灵和他的小团队的专家，以及1947年的初步规划是足够先进的辩解成立一个特殊的群体。

在冯·诺依曼架构的第一台电脑

第一个项目描述已被许多大学和企业建立自己的计算机的方案。 其中，仅ILLIAC ORDVAC和具有兼容的指令集。

古典冯·诺依曼架构体现在曼彻斯特小型实验机（SSEM），曼彻斯特大学，这使得它的首次发射成功保存程序存储器1948年6月21日该设备的绰号婴儿。

剑桥的EDSAC大学，这种第一个实用的电子计算机，成功发射第一次在1949年5月。

创建模型的开发

IBM SSEC有机会考虑指令数据，并公开展示了1948年1月27日。 这种能力在美国专利肯定。 然而，这是部分机电机，而不是一个完全电子化。 在实践中，说明从纸带，因为其有限的内存读取。

宝宝是第一个全电子计算机来运行存储程序。 据保理程序启动和一个简单的计算划分这表明这两个数字是互质的计算后，1948年6月跑了52分钟，21。

ENIAC被修改为只读一个基本的计算机的工作，但在相同的架构，以及1948年9月16日已被证实，并与冯·诺依曼的帮助下组织发起阿德莱·戈尔茨坦计划。

BINAC在二月，三月和1949年4月花了几个测试程序，虽然它没有完成，直到1949年9月。 此外，测试运行进行了（一些成功的）其他电子计算机，这是结构的特性。 冯·诺依曼，顺便说一下，并继续在“曼哈顿”项目。 这是这样一个多才多艺的人。

总线系统架构演进

通过几十年来，已经在60年代和70年代，在一般的电脑已经变得更小，更快，导致发生了计算机架构冯·诺依曼的演变。 例如，输入和输出的存储器的显示，可以使各装置，数据，以及关于如何整合到其将要处理的系统的说明，保留在存储器中。 总线系统可以被用于提供一种模块化系统，具有较小。 这有时被称为建筑的“合理化”。 在随后的几十年，有时简单的微控制器不使用典型的模型的某些功能，以降低成本和尺寸。 但是，大型计算机按照既定的架构，因为他们增加功能，以提高性能。