Як былі адкрыты і ў чым заключаюцца прынцыпы фон Нэймана

Напэўна, не памылюся, калі скажу, што большасць людзей на побытавым узроўні лічаць, што кампутар і ўсё што з ім звязана - гэта дасягненні навукі апошніх дзесяцігоддзяў мінулага стагоддзя. На самай справе, прынцыпы фон Нэймана, працы ЭВМ, тэарэтычныя асновы пабудовы камп'ютэрных сетак, былі сфармуляваны яшчэ ў першай палове ХХ стагоддзя.

Галоўным распрацоўшчыкам тэорыі вылічальных сістэм у той час стаў знакаміты матэматык з ЗША Джон фон Нэйман. Дарэчы варта сказаць, што збольшага гэта адбылося адносна выпадкова. Нэйман ў 1944 годзе быў уключаны ў склад навуковай групы, якая працавала над стварэннем першай лямпавай электронна-вылічальнай машыны ENIAC. Неяк падчас звычайнай дыскусіі з калегамі навуковец не вельмі ўпэўнена прапанаваў прынцыпова новую канцэпцыю стварэння прылады для вылічэнняў. Да здзіўлення самога Нэймана, яго партнёры Г. Голдстайн і А. Беркс падтрымалі ідэю Нэймана, і праз два гады з'явілася навуковы артыкул. У ёй прапаноўваліся зусім невядомыя раней прынцыпы стварэння вылічальнай прылады, і якія атрымалі затым назву «прынцыпы фон Нэймана». Ужо прайшло больш за паўстагоддзя з моманту першага публічнага прадстаўлення ідэй Нэймана, але і па гэты дзень, такія аспекты як архітэктура ЭВМ прынцыпы фон Нэймана, выступаюць класічнай тэорыяй пабудовы камп'ютэрных сістэм. Прынцыповым адрозненнем новай канцэпцыі было тое, што ў ёй прапаноўвалася адысці ад звыклай дзесяцярычнае сістэмы захоўвання інфармацыі і перайсці на двойкавую. Яна была больш зручнай для такога выкарыстання і падавала значна вялікія магчымасці па павелічэнню аб'ёмаў гэтай інфармацыі, як у аспекце яе захоўвання, так і перадачы.

Акрамя таго, прынцыпы фон Нэймана давалі магчымасць ажыццяўляць апрацоўку не толькі лікавай інфармацыі, але і тэкставай, гукавой і іншых.

Яшчэ адным знакавым адкрыццём Нэймана было прапанаванае ім рашэнне па захоўванні самой інфармацыі. Раней гэтая праца выконвалася практычна ўручную, шляхам перемыкания неабходных кампанентаў вылічальнай машыны паміж сабой, каб забяспечыць абмен інфармацыяй, якая захоўвалася ў кожным з гэтых адсекаў. На ўжо згадвальнай ЭВМ ENIAC, гэтая працэдура займала не менш некалькіх дзён, прычым вельмі часта пры правядзенні гэтай працэдуры тэхніка ламалася - выходзілі з ладу электронныя лямпы. Нэйман жа прапанаваў, праграму пераключэння таксама закадаваць ў выглядзе двайковага кода і захоўваць у самой вылічальнай машыне.

Навуковец не толькі сфармуляваў ідэі, якія потым сталі шырока вядомымі як прынцыпы фон Нэймана, але і распрацаваў тэхналагічную структуру ЭВМ, гэта паняцце сёння часцей згадваецца як «архітэктура кампутара». Асноўнымі кампанентамі новай архітэктуры, па Нэйману, павінны быць:

- прылада кіравання;

- лагічны прылада;

- цэнтральны працэсар;

- комплекс памяці, які ўключае ўнутраную і знешнюю;

- прылады ўводу / высновы.

У пабудаванай такім чынам канструкцыі, у ЭВМ вырабляецца счытванне спецыяльных каманд з памяці, а затым адбываецца іх выкананне працэсарам. Чарговасць выканання каманд вызначаецца спецыяльным лічыльнікам каманд. Наяўнасць такога прылады з'яўляецца цяпер адным з адметных прыкмет архітэктуры кампутара, прапанаванай Нэйману.

Наогул, распрацаваныя і, па сутнасці, выпрабаваныя і рэалізаваныя ім самім, рашэнні па архітэктуры кампутараў, сталі настолькі універсальнымі і фундаментальнымі, што і сёння ў прафесійнай асяроддзі машыны, створаныя згодна з гэтых прынцыпаў, называюць - фон-неймановские машыны. Гэта не адносіцца толькі да тых, дзе няма лічыльніка каманд.

Магчымы адыход ад названых прынцыпаў магчымы толькі ў будучыні, тады, калі ў аснову развіцця тэорыі вылічальных сістэм, будзе пакладзена ідэя лагічнай апрацоўкі інфармацыі.