Presentatie over de biografie van John von Neumann. Presentatie over het onderwerp "Computerarchitectuur volgens von Neumann." Gebruik van het binaire getalsysteem in computers

Beschrijving van de presentatie door individuele dia's:

1 dia

Diabeschrijving:

2 dia

Diabeschrijving:

Von Neumann-architectuur is een bekend principe voor het samen opslaan van programma's en gegevens in het computergeheugen. Als mensen het hebben over de von Neumann-architectuur, bedoelen ze de fysieke scheiding van de processormodule van de programma- en gegevensopslagapparaten. De constructie van de overgrote meerderheid van computers is gebaseerd op de volgende algemene principes, geformuleerd in 1945 door de Amerikaanse wetenschapper John von Neumann. 1. Het principe van programmacontrole. Hieruit volgt dat het programma bestaat uit een reeks opdrachten die automatisch na elkaar in een bepaalde volgorde door de processor worden uitgevoerd. * Een programma wordt uit het geheugen opgehaald met behulp van een programmateller. Dit processorregister vergroot sequentieel het adres van de volgende instructie die daarin is opgeslagen met de instructielengte. 2. Het principe van geheugenhomogeniteit. Programma's en gegevens worden in hetzelfde geheugen opgeslagen. Daarom maakt de computer geen onderscheid tussen wat er in een bepaalde geheugencel is opgeslagen: een getal, tekst of commando. U kunt dezelfde acties uitvoeren op opdrachten als op gegevens. Dit opent een hele reeks mogelijkheden. ** Commando's uit het ene programma kunnen worden verkregen als resultaat van de uitvoering van een ander programma. Vertaalmethoden zijn gebaseerd op dit principe: het vertalen van programmatekst van een programmeertaal op hoog niveau naar de taal van een specifieke machine. 3. Het principe van targeting. Structureel bestaat het hoofdgeheugen uit hernummerde cellen; Elke cel is op elk moment beschikbaar voor de processor. Dit impliceert de mogelijkheid om geheugengebieden een naam te geven, zodat de waarden die daarin zijn opgeslagen later toegankelijk of gewijzigd kunnen worden tijdens de uitvoering van het programma met behulp van de toegewezen namen. Computers die op deze principes zijn gebouwd, zijn van het von Neumann-type.

3 dia

Diabeschrijving:

Processor Geheugen De uitvoering van commando's kan worden getraceerd volgens het volgende schema: INPUT OUTPUT PROGRAMMA DATA COMMANDO COUNTER COMMANDO REGISTER CU OPERAND REGISTERS SUMMER ALU Een von Neumann-machine bestaat uit een opslagapparaat (geheugen) - geheugen, een rekenkundig-logisch apparaat - ALU , een besturingsapparaat - CU, evenals invoer en uitvoer van apparaten. Programma's en gegevens worden vanaf het invoerapparaat via een rekenkundige logische eenheid in het geheugen ingevoerd. Alle programmacommando's worden naar aangrenzende geheugencellen geschreven, en gegevens voor verwerking kunnen in willekeurige cellen worden opgeslagen. Voor elk programma moet het laatste commando het afsluitcommando zijn. De volgende instructie wordt geselecteerd uit de geheugencel, waarvan het adres is opgeslagen in de programmateller; de inhoud van de programmateller wordt verhoogd met de lengte van het commando. Het geselecteerde commando wordt overgebracht naar het besturingsapparaat naar het commandoregister. Vervolgens decodeert de besturingseenheid het adresveld van de opdracht. Op basis van signalen van de besturingseenheid worden de operanden uit het geheugen gelezen en in speciale operandregisters naar de ALU geschreven. De rekenkundige logische eenheid voert de door de instructies gespecificeerde bewerkingen uit op de gespecificeerde gegevens. Vanuit de rekenkundige logische eenheid worden de resultaten uitgevoerd naar het geheugen of een uitvoerapparaat. Het verschil tussen een geheugen en een uitvoerapparaat is dat in een geheugen gegevens worden opgeslagen in een vorm die geschikt is voor verwerking door een computer, en dat deze gegevens naar uitvoerapparaten worden verzonden op een manier die geschikt is voor een persoon. Als gevolg van de uitvoering van een willekeurig commando verandert de programmateller met één en wijst daarom naar het volgende commando van het programma. alle voorgaande stappen worden herhaald totdat het “stop”-commando is bereikt. Maar gegevens kunnen ook in de processor blijven als het resultaatadres niet is opgegeven.

Dia 2

De eerste computer De eerste computer werd in 1943-1946 gebouwd aan de Moore School of Electrical Engineers van de Universiteit van Pennsylvania en heette ENIAC (naar de eerste letters van de Engelse naam - electronic digital integrator and computer). Von Neumann stelde zijn ontwikkelaars voor hoe ze ENIAC konden aanpassen om de programmering te vereenvoudigen. Maar bij de creatie van de volgende machine - EDVAK (elektronische automatische computer met discrete variabelen) speelde Von Neumann een actievere rol. Hij ontwikkelde een gedetailleerd logisch diagram van de machine, waarin de structurele eenheden geen fysieke circuitelementen waren, maar geïdealiseerde rekenelementen. Het gebruik van geïdealiseerde computerelementen was een belangrijke stap voorwaarts, omdat het het mogelijk maakte om de creatie van een fundamenteel logisch circuit te scheiden van de technische implementatie ervan. Von Neumann stelde ook een aantal technische oplossingen voor. Von Neumann stelde voor om kathodestraalbuizen (een elektrostatisch geheugensysteem) te gebruiken in plaats van vertragingslijnen als geheugenelementen, wat de prestaties aanzienlijk zou moeten verbeteren. In dit geval was het mogelijk om alle bits van het machinewoord parallel te verwerken. Deze machine kreeg de naam JONIAC - ter ere van von Neumann. Met hulp van JONIAK werden belangrijke berekeningen uitgevoerd bij het maken van de waterstofbom.

Dia 3

Von Neumann stelde een gegevenscorrectiesysteem voor om de betrouwbaarheid van systemen te vergroten: het gebruik van dubbele apparaten met de selectie van een binair resultaat op basis van het grootste getal. Von Neumann werkte veel aan de zelfreproductie van automaten en kon de mogelijkheid bewijzen van zelfreproductie van een eindige toestandsmachine met 29 interne toestanden. Van de 150 artikelen van Neumann gaan er slechts twintig over problemen in de natuurkunde, terwijl de rest gelijkelijk verdeeld is over pure wiskunde en de praktische toepassingen ervan, waaronder speltheorie en computertheorie.

Dia 4

Baanbrekend werk in de computertheorie

Neumann bezit innovatieve werken op het gebied van computertheorie die verband houden met de logische organisatie van computers, problemen met het functioneren van machinegeheugen, imitatie van willekeur en problemen met zelfreproducerende systemen. In 1944 trad Neumann toe tot het ENIAC-team van Mauchly en Eckert als wiskundig adviseur. Ondertussen begon de groep met de ontwikkeling van een nieuw model, de EDVAC, dat, in tegenstelling tot het vorige, programma's in zijn interne geheugen kon opslaan. In 1945 publiceerde Neumann een ‘Voorlopig rapport over de EDVAC-machine’, waarin de machine zelf en zijn logische eigenschappen werden beschreven. De computerarchitectuur die Neumann beschreef heette "von Neumann", en daarom kreeg hij het auteurschap van het hele project gecrediteerd. Dit resulteerde vervolgens in octrooigeschillen en leidde ertoe dat Eckert en Mauchly het laboratorium verlieten en hun eigen bedrijf begonnen. Niettemin vormde de ‘von Neumann-architectuur’ de basis voor alle daaropvolgende computermodellen. In 1952 ontwikkelde Neumann de eerste computer die programma's gebruikte die op een flexibel medium waren geschreven, de MANIAC I.

Dia 5

Een van de utopische ideeën van Neumann, waarvan hij de ontwikkeling voorstelde met behulp van computerberekeningen, was de kunstmatige opwarming van het klimaat op aarde, waarvoor het poolijs met donkere verf moest worden bedekt om de reflectie van zonne-energie te verminderen. Dit voorstel werd ooit in veel landen serieus besproken. Veel van de ideeën van Von Neumann hebben nog geen goede ontwikkeling doorgemaakt, bijvoorbeeld het idee van de relatie tussen het niveau van complexiteit en het vermogen van het systeem om zichzelf te reproduceren. het bestaan van een kritisch niveau van complexiteit, waaronder het systeem degenereert, en waarboven het het vermogen verkrijgt zichzelf te reproduceren. In 1949 werd het werk "On Operator Rings. Theory of Decomposition" gepubliceerd.

Dia 6

In 1956 kende de Atomic Energy Commission Neumann de Enrico Fermi-prijs toe voor uitmuntende bijdragen aan de computertheorie en -praktijk. John von Neumann ontving de hoogste academische onderscheiding. Hij werd verkozen tot lid van de Academie voor Exacte Wetenschappen (Lima, Peru), de Accademia dei Lincei (Rome, Italië), de American Academy of Arts and Sciences, de American Philosophical Society, het Lombard Institute of Sciences and Letters, de Royal Nederlandse Academie van Wetenschappen en Kunsten, de National Academy of the United States, en een eredoctoraat aan vele universiteiten in de VS en andere landen.

Dia 1

Dia 2

Inhoud: Von Neumann Architectuur Principes van John von Neumann Von Neumann Machine Korte biografie van John von Neumann Prestaties van John von Neumann

Dia 3

Von Neumann-architectuur. Von Neumann-architectuur is een bekend principe voor het samen opslaan van programma's en gegevens in het computergeheugen.

Dia 4

Von Neumann-architectuur. Als mensen het hebben over de von Neumann-architectuur, bedoelen ze de fysieke scheiding van de processormodule van de programma- en gegevensopslagapparaten.

Dia 5

Principes van John von Neumann. “Een universele computer moet verschillende basisapparaten bevatten: rekenkunde, geheugen, besturing en communicatie met de operator. Het is noodzakelijk dat na de start van de berekeningen de bediening van de machine niet afhankelijk is van de operator.” “Het is noodzakelijk dat de machine op de een of andere manier niet alleen de digitale informatie kan opslaan die nodig is voor een bepaalde berekening, maar ook de instructies die het programma besturen waarmee deze berekeningen moeten worden gemaakt.”

Dia 6

Principes van John von Neumann. “Als orders aan een machine worden weergegeven met behulp van een numerieke code, en als de machine op de een of andere manier een nummer van een order kan onderscheiden, dan kan het geheugen worden gebruikt om zowel nummers als orders op te slaan” (principe van opgeslagen programma).

Dia 7

Principes van John von Neumann. “Naast het geheugen voor orders moet er ook een apparaat zijn dat in het geheugen opgeslagen orders automatisch kan uitvoeren.”

Dia 8

Principes van John von Neumann. “Aangezien een machine een rekenmachine is, moet deze een rekeneenheid hebben die kan optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen.” “Ten slotte moet er een invoer- en uitvoerapparaat zijn dat communiceert tussen de operator en de machine.”

Dia 9

Principes van John von Neumann. De machine moet met binaire getallen werken, elektronisch zijn in plaats van mechanisch, en bewerkingen opeenvolgend, de een na de ander, uitvoeren.

Dia 10

Principes van John von Neumann. Dus “volgens Von Neumann” wordt de belangrijkste plaats onder de functies die door een computer worden uitgevoerd, ingenomen door rekenkundige en logische bewerkingen. Er wordt voor hen een rekenkundig-logisch apparaat voorzien.

Dia 11

Principes van John von Neumann. De bediening van de ALU – en de gehele machine in het algemeen – wordt bestuurd met behulp van een bedieningsapparaat. (In computers worden het besturingsapparaat en de rekenkundig-logische eenheid in de regel gecombineerd tot één eenheid: de centrale processor.) De rol van informatieopslag wordt vervuld door RAM. Hier wordt informatie opgeslagen voor zowel de rekenkundige logische eenheid (data) als de besturingseenheid.

Dia 12

Dia 13

Korte biografie van John von Neumann. De Amerikaanse wiskundige en natuurkundige John von Neumann kwam uit Boedapest. Deze man begon al heel vroeg op te vallen door zijn buitengewone capaciteiten: op zesjarige leeftijd sprak hij Oudgrieks en op achtjarige leeftijd beheerste hij de basis van hogere wiskunde. Tot de jaren dertig werkte hij in Duitsland. (1903-1957)

Dia 14

Korte biografie van John von Neumann. Hij deed fundamenteel onderzoek op het gebied van de wiskundige logica, groepentheorie, operatoralgebra, kwantummechanica, statistische natuurkunde en ontwikkelde speltheorie en automatentheorie. Prestaties van John von Neumann. John von Neumann ontving de hoogste academische onderscheiding. Hij werd verkozen tot lid van de Academie voor Exacte Wetenschappen (Lima, Peru), de American Academy of Arts and Sciences, de American Philosophical Society, het Lombard Institute of Sciences and Letters, de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen en Kunsten, de US National Academie en eredoctoraten van vele universiteiten in de VS en andere landen. John von Neumann stierf op 8 februari 1957.

Dia 17

De architectonische principes van computerorganisatie, aangegeven door John von Neumann, bleven lange tijd vrijwel onveranderd, en pas eind jaren zeventig verschenen afwijkingen van deze principes in de architectuur van supercomputers en matrixprocessors. .

Dia 1

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Dia 5

Dia 6

Dia 7

De presentatie over het onderwerp "John von Neumann" kunt u geheel gratis downloaden op onze website. Projectonderwerp: Diversen. Kleurrijke dia's en illustraties helpen u uw klasgenoten of publiek erbij te betrekken. Om de inhoud te bekijken, gebruikt u de speler, of als u het rapport wilt downloaden, klikt u op de bijbehorende tekst onder de speler. De presentatie bevat 7 dia('s).

Presentatie dia's

Dia 1

Johannes von Neumann

John von Neumann (3 december 1903 - 8 februari 1957) Amerikaanse wiskundige en natuurkundige. Werkt op functionele analyse, kwantummechanica, logica, meteorologie. Hij heeft een grote bijdrage geleverd aan de creatie van de eerste computers en de ontwikkeling van methoden voor het gebruik ervan. Zijn speltheorie speelde een belangrijke rol in de economie.

Dia 2

Dia 3

Dia 4

Baanbrekend werk in de computertheorie

Dia 5

Een van de utopische ideeën van Neumann, waarvan hij de ontwikkeling voorstelde met behulp van computerberekeningen, was de kunstmatige opwarming van het klimaat op aarde, waarvoor het poolijs met donkere verf moest worden bedekt om de reflectie van zonne-energie te verminderen. Ooit werd dit voorstel in veel landen serieus besproken. Veel van Von Neumanns ideeën zijn nog niet goed ontwikkeld, bijvoorbeeld het idee van de relatie tussen het niveau van complexiteit en het vermogen van het systeem om zichzelf te reproduceren, het bestaan van een kritisch niveau van complexiteit waaronder het systeem degenereert, en waarboven het het vermogen verwerft om zichzelf te reproduceren. In 1949 werd het werk "On Operator Rings. Theory of Decomposition" gepubliceerd.

Dia 6

In 1956 kende de Atomic Energy Commission Neumann de Enrico Fermi-prijs toe voor uitmuntende bijdragen aan de computertheorie en -praktijk. John von Neumann ontving de hoogste academische onderscheiding. Hij werd verkozen tot lid van de Academie voor Exacte Wetenschappen (Lima, Peru), de Accademia dei Lincei (Rome, Italië), de American Academy of Arts and Sciences, de American Philosophical Society, het Lombard Institute of Sciences and Letters, de Royal Nederlandse Academie van Wetenschappen en Kunsten, de National Academy of the United States, eredoctor van vele universiteiten in de VS en andere landen.

Belangrijke data in het leven van de wetenschapper Geboren op 28 december 1903 in Boedapest. Geboren op 28 december 1903 in Boedapest. In 1911 ging hij naar het Luthers Gymnasium. In 1911 ging hij naar het Luthers Gymnasium. In 1926 behaalde hij een doctoraat in de wijsbegeerte in de wiskunde (met elementen uit de experimentele natuurkunde en scheikunde). In 1926 behaalde hij een doctoraat in de wijsbegeerte in de wiskunde (met elementen uit de experimentele natuurkunde en scheikunde). Van 1926 tot 1930 werd John von Neumann privédocent in Berlijn. Van 1926 tot 1930 werd John von Neumann privédocent in Berlijn.

Belangrijke data in het leven van een wetenschapper In 1930 werd hij uitgenodigd voor een docentschap aan de Universiteit van Princeton. In 1930 werd hij uitgenodigd om les te geven aan de Universiteit van Princeton. In 1937 werd Von Neumann Amerikaans staatsburger. In 1937 werd Von Neumann Amerikaans staatsburger. In 1938 ontving hij de Bocherprijs voor zijn werk op het gebied van analyse. In 1938 ontving hij de Bocherprijs voor zijn werk op het gebied van analyse. In 1930 trouwde hij met Marietta Kövesi, in 1930 met Marietta Kövesi en in 1938 voor de tweede keer met Klara Dan. In 1938 trouwde hij voor de tweede keer met Clara Dan.

Belangrijke data in het leven van een wetenschapper In 1946 bewees hij een stelling over de dichtheid van registratiegetallen in dubbel gecombineerde exponentiële positionele getalsystemen. In 1946 bewees hij een stelling over de dichtheid van registratienummers in dubbelgecombineerde exponentiële positienummersystemen. In 1950 werd de eerste succesvolle numerieke weersvoorspelling gemaakt. In 1950 werd de eerste succesvolle numerieke weersvoorspelling gedaan. In 1957 werd hij ziek met botkanker. In 1957 werd hij ziek met botkanker.

John von Neumann en zijn principes 1. Het principe van binaire codering: alle informatie wordt gecodeerd in binaire vorm. 2. Het principe van programmabesturing: een programma bestaat uit een reeks commando's. 3. Het principe van geheugenhomogeniteit: opgeslagen in één geheugen. 4. Adresseringsprincipe: het geheugen bestaat uit genummerde cellen.