Як були відкриті і в чому полягають принципи фон Неймана

Напевно, не помилюся, якщо скажу, що більшість людей на побутовому рівні вважають, що комп'ютер і все що з ним пов'язано - це досягнення науки останніх десятиліть минулого століття. Насправді, принципи фон Неймана, роботи ЕОМ, теоретичні основи побудови комп'ютерних мереж, були сформульовані ще в першій половині ХХ століття.

Головним розробником теорії обчислювальних систем в той час став знаменитий математик з США Джон фон Нейман. До слова варто сказати, що частково це відбулося відносно випадково. Нейман в 1944 році був включений до складу наукової групи, яка працювала над створенням першої лампової електронно-обчислювальної машини ENIAC. Якось під час звичайної дискусії з колегами вчений не дуже впевнено запропонував принципово нову концепцію створення пристрою для обчислень. На подив самого Неймана, його партнери Г. Голдстайн і А. Беркс підтримали ідею Неймана, і через два роки з'явилася наукова стаття. У ній пропонувалися абсолютно невідомі раніше принципи створення обчислювального пристрою, і отримали потім назва «принципи фон Неймана». Вже минуло понад півстоліття з моменту першого публічного представлення ідей Неймана, але і до цього дня, такі аспекти як архітектура ЕОМ принципи фон Неймана, виступають класичною теорією побудови комп'ютерних систем. Принциповою відмінністю нової концепції було те, що в ній пропонувалося відійти від звичної десятеричной системи зберігання інформації і перейти на двійкову. Вона була більш зручною для такого використання і надавала набагато більші можливості щодо збільшення обсягів цієї інформації, як в аспекті її зберігання, так і передачі.

Крім того, принципи фон Неймана давали можливість здійснювати обробку не тільки числової інформації, але і текстової, звукової та інших.

Ще одним знаковим відкриттям Неймана було запропоноване ним рішення по зберіганню самої інформації. Раніше ця робота виконувалася практично вручну, шляхом замикання необхідних компонентів обчислювальної машини між собою, щоб забезпечити обмін інформацією, яка зберігалася в кожному з цих відсіків. На вже згадуваній ЕОМ ENIAC, ця процедура займала не менше декількох днів, причому дуже часто при проведенні цієї процедури техніка ламалася - виходили з ладу електронні лампи. Нейман ж запропонував, програму перемикання також закодувати у вигляді двійкового коду і зберігати в самій обчислювальній машині.

Учений не тільки сформулював ідеї, які потім стали широко відомими як принципи фон Неймана, але і розробив технологічну структуру ЕОМ, це поняття сьогодні частіше згадується як «архітектура комп'ютера». Основними компонентами нової архітектури, за Нейману, повинні бути:

- пристрій управління-

- логічне пристрій-

- центральний процесор-

- комплекс пам'яті, що включає внутрішню і внешнюю-

- пристрої введення / виводу.

У побудованій таким чином конструкції, в ЕОМ проводиться зчитування спеціальних команд з пам'яті, а потім відбувається їх виконання процесором. Черговість виконання команд визначається спеціальним лічильником команд. Наявність такого пристрою є зараз одним з відмінних ознак архітектури комп'ютера, запропонованої Нейманом.

Взагалі, розроблені і, по суті, випробувані і реалізовані їм самим, рішення по архітектурі комп'ютерів, стали настільки універсальними і фундаментальними, що і сьогодні в професійному середовищі машини, створені згідно цих принципів, називають - фон-неймановскую машини. Це не стосується лише тих, де немає лічильника команд.

Можливий відхід від зазначених принципів можливий тільки в майбутньому, тоді, коли в основу розвитку теорії обчислювальних систем, буде покладена ідея логічної обробки інформації.