Princeton e Harvard arquitetura de sistemas de computação

Todo mundo sabe que uma contribuição inestimável para o desenvolvimento da tecnologia de computadores foi feita pela American cientistas. Embora a pesquisa tenha sido conduzida em muitosuniversidades deste país, a palmeira ainda pertence a Harvard e Princeton. Foi lá que se desenvolveram variantes da arquitetura dos computadores, que predeterminaram o conceito do desenvolvimento da tecnologia informática.

Como tudo começou

Em meados da década de 1930, o departamento militar Unidos Os Estados instruíram as universidades de Princeton e Harvard a criar um sistema de computação eletromecânico projetado para apoiar a artilharia da Marinha dos EUA.

Como resultado, dois conceitos surgiram. Hoje eles são conhecidos como arquitetura de Harvard e Princeton.

Diferença conceitual

A principal diferença entre esses dois conceitos é que a arquitetura de von Neumann (Princeton) usava uma única memória, ou seja, um barramento de dados comum. Em relação a ela "Concorrentes", o autor do qual foi Howard Aiken, para a sua implementação requer a presença de vários pneus.

Além disso, a arquitetura de Harvard do sistema de computação difere da de Princeton naquele ela A implementação com complexidade suficiente do esquema é mais rápida. Isso está relacionado com o fato de que von Neumann a memória do programa e a memória de dados não podem ser acessadas ao mesmo tempo.

Arquitetura de Harvard vs Princeton

Como você sabe, os principais componentes do computador são a ALU e a memória. Obviamente, quanto menos condutores entre eles, melhor. Deste ponto de vista e com conta para capacidades técnicas que aconteceu Até o final dos anos 60 do século passado, certamente, a arquitetura de Neumann era o líder. Foi a base do design dos processadores RISC.

Mas o progresso científico e tecnológico não parou, e nos anos 1970 Do século XX semicondutores apareceu. Com a ajuda deles, você pode criar muitos micro tira, o que elimina o problema de usar um grande número de contactos levaram a uma era de arquitetura de Harvard.

Confronto adicional

O surgimento de processadores desenvolvidos com base emA arquitetura de Harvard foi recebida com pouco entusiasmo, pois naquela época não havia software que pudesse tornar os benefícios de usá-los tangíveis. Em particular, devido ao fato de que eles não poderiam trabalhar em altas freqüências, eles eram chamados de processadores para os pobres.

A situação com a demanda por Harvardarquitetura mudou após o aparecimento do Apple I PC.Ele operou em um processador MOS 6502 de 8 bits, operando na arquitetura Harvard e com o Apple DOS.

A simplicidade do sistema operacional foi compensadaO design complexo do processador, chamado CISC. Ele tinha um barramento de endereços separado de 16 bits e permitia manipular arbitrariamente os registros. O processador CISC teve um desempenho várias vezes maior que todos os existentes.

Depois disso, a IBM repetiu a ideia da Apple criandocomputador pessoal IBM-PC com um processador da Intel, funcionando de acordo com o conceito de arquitetura de Harvard. Como o sistema operacional, o produto Microsoft DOS da Microsoft foi usado. Sistemas com essa composição são chamados de Wintel.

Desvantagens da arquitetura de computadores de Harvard

Para velocidade Processador CISC Eu tive que pagar um número dobrado / triplicado de contatos. Isso não apenas causou superaquecimento, mas também impôs restrições ao seu tamanho. Em média, a cada 20 por cento do aumento no desempenho do processador de Harvard O consumo de energia aumentou para 50%.

Para resolver este problema, inventouprocessadores multi-core, em que a freqüência de operação de cada núcleo individual foi reduzida, mas pelo desempenho total que excedeu o mesmo overclock single-core.

A influência das arquiteturas de Harvard e Princeton na construção de sistemas computacionais no desenvolvimento da matemática computacional

Transição para aeronaves multicore citado até o final da era da programação clássica,já que para cálculos multithreaded, uma mudança nos algoritmos clássicos de programação construídos em diagramas de blocos era necessária. Tudo isso levou a uma lacuna entre as capacidades do computador e os recursos existentes da matemática computacional. O problema foi agravado após a prova da lei Amdala, de acordo com para qual é impossível desenvolver totalmente paralelizado algoritmo computacional, por exemplo, em qual não haveria participação de operações consecutivas.

Arquitetura moderna de PC

Hoje existem computadores com diferentes tipos e até mesmo arquiteturas híbridas. No entanto, princípios básicos, que os determinam, são:

• Software administração. Ele permite que você automatize o processo de computação em um computador. De acordo com este princípio, a solução de qualquer tarefa é realizada de acordo com o programa que determina a seqüência de ações do PC.
• O princípio do programa armazenado na memória. Ele contém o requisito de fornecer comandos na forma de números, como acontece com os dados, e processá-los da mesma maneira que os números. Ao mesmo tempo, é carregado na memória antes da inicialização, que dá capacidade de acelerar o processo de implementação.
• O princípio do acesso aleatório à RAM do computador. Elementos de programas e dados são registrados em qualquer lugar OP. Esta solução permite abordar uma área específica da memória, sem olhar para o anterior.

Agora você sabe como é a arquitetura de Harvarddifere de Princeton e que importância têm para o desenvolvimento da tecnologia informática. Talvez, com o tempo, haja novos princípios para a construção de sistemas de computação, qual vai conseguir resultados, qual hoje parece fantástico.