John von Neumann tarafından çalıştı – Linux İpucu

John von Neumann

John von Neumann, 28 Aralık 1903’te Budapeşte’de, Macar soylularına yükselen zengin bir bankacı ailede doğdu. Küçük yaşlardan itibaren büyük bir zeka gösterdi ve bir dahi olarak sınıflandırıldı. 6 yaşında, von Neumann eski Yunanca konuşabiliyor ve 8 basamaklı bir çift sayıyı kafasında bölebiliyordu ve 8 yaşında hesabı öğrenmişti. Von Neumann 15 yaşındayken babası Gabor Segi onu özel matematik öğretmeni yaptı. Ünlü matematikçi Zygo, ilk derslerinde genç von Neumann’ın hızına ve becerisine tanık olduktan sonra gözyaşlarına boğuldu. Bu inanılmaz başarılara ek olarak, von Neumann’ın fotoğrafik bir hafızası vardı ve tüm romanları kelimesi kelimesine okuyabiliyordu.

Von Neumann, Berlin Üniversitesi’nden iki yıllık kimya derecesine ve Pázmány Péter Üniversitesi’nden matematik doktorasına sahiptir. Doktorasını aldıktan sonra, von Neumann Göttingen Üniversitesi’ne, çalışmaları bilgisayarı geliştirmeye yardımcı olan ünlü matematikçi David Hilbert ile birlikte çalışmak için gitti. Bundan sonra von Neumann, Institute for Advanced Study’de ömür boyu randevu için Princeton Üniversitesi’ne gitti. Ofisi, Albert Einstein’ın ofisinden birkaç kapı aşağıdaydı ve Einstein, von Neumann’ın ofisindeki fonografta Alman marşını çok yüksek sesle çaldığından şikayet etti.

Princeton’dayken, von Neumann Manhattan Projesi’nde çalışmak üzere getirildi. Atom silahlarının gelişimini izlemek için Los Alamos Laboratuvarı’na birçok gezi yaptı ve Japonya’ya atılan iki nükleer silahın tasarım ve inşasının birçok aşamasında çok önemliydi. 16 Temmuz 1945’te ilk atom bombası testine tanık oldu ve bombanın hedefi olacak iki Japon şehrini belirlemekle görevli komisyonda görev yaptı. The Manhattan Project’teki rolü için von Neumann, Stanley Kubrick’in aynı adlı filminde Dr. Strangelove karakteri için belki de en büyük ilham kaynağı oydu.

Dr.

Atom bombası üzerinde çalışırken, von Neumann bilgisayar biliminin temelini oluşturacak fikirler üzerinde çalışmaya başladı. Von Neumann, Alan Turing ile yıllar önce tanışmıştır ve raporlara göre “Von Neumann’ın Turing sayıları şöyledir.” Von Neumann, Hilbert ile önceki çalışmasından dolayı, Turing’in çalışmasıyla anılır.

[1945’teManhattanProjesi’ndekiçalışmalarınınsonaşamalarındaykenvonNeumannarkadaşlarınavemeslektaşlarınadahaönemliişlerdüşündüğünüsöylediVonNeumannLosAlamos’agidenbirtrendeyken”EDVACÜzerineBirRaporunİlkTaslağı”başlıklıbirbelgeyazdıBu101sayfalıkbelgetanıtılmasındanbuyanabilgisayarmimarisindebaskınparadigmaolmayadevamedenvonNeumannmimarisinintasarımınıiçermektedirVonNeumannmimarisigenellikledepolananprogrambilgisayarkonseptiyleilişkilendirilirancakdiğerdepolananprogramkonseptlerindenfarklıolarak4parçalıbirmimariyidebünyesindebarındırır

En önemlisi, von Neumann mimarisi depolanmış bir program bilgisayarıdır. Kayıtlı yazılım bilgisayarları, hem bilgisayar programlarını hem de bilgisayar programlarının girdi olarak aldığı verileri depolamak için bir bellek birimi kullanır. Depolanan yazılım tasarımı, tipik olarak, bilgisayar yazılımını ve yazılım verilerini depolamak için ayrı bellek modülleri kullanan Harvard mimarisiyle çelişir.

Depolanan program yapısı fikri, Turing’in evrensel Turing makineleri üzerindeki çalışması tarafından dolaylı olarak önerildi, çünkü bu makineler depolanan program bilgisayarlarının teorik versiyonlarıdır. Ancak von Neumann, bilgisayarlarda bu özelliğin açık tasarımının değerini fark etti. Bilgisayarların manuel olarak kablolanmasını veya devrelerin yeniden kablolanmasını gerektiren alternatif bilgisayar programlama yöntemleri, o kadar emek yoğun bir süreçti ki, bilgisayarlar genellikle tek bir iş için yapıldı ve asla yeniden programlanmadı. Yeni tasarımla bilgisayarlar kolayca yeniden programlanabilir hale geldi ve birçok farklı programı çalıştırabilir hale geldi; Ancak virüsler gibi belirli yazılım türlerinin işletim sistemi gibi önemli yazılımları yeniden programlamasını önlemek için erişim denetimlerinin etkinleştirilmesi gerekir.

Von Neumann mimarisinin en ünlü tasarım sınırlaması “von Neumann darboğazı” olarak adlandırılır. Veriler ve program, CPU ile aynı veri yolunu paylaştığından, von Neumann darboğazı depolanan program mimarisinden kaynaklanır. Bellekten CPU’ya bilgi aktarımı genellikle CPU’daki gerçek işlemden çok daha yavaştır. Von Neumann tasarımı, bilgisayar programı ve program verilerinin CPU’ya iletilmesi gerektiğinden gerekli bilgi aktarımı miktarını artırır. Bu sorunu iyileştirmenin en iyi yollarından biri CPU önbelleklerini kullanmaktı. CPU önbellekleri, ana bellek ile CPU arasında aracı görevi görür. CPU önbellekleri, işlemci çekirdeğinin yakınında küçük miktarlarda hızlı erişim belleği sağlar.

Von Neumann mimarisi dört bölümden oluşur: kontrol birimi, işlem birimi (aritmetik ve mantık birimi (ALU) dahil), bellek birimi ve G/Ç mekanizmaları. G/Ç mekanizmaları, giriş olarak klavyeler ve çıkış olarak monitörler dahil olmak üzere bilgisayarlarla ilişkili standart donanımı içerir. Girdi mekanizmaları, bilgisayar programlarını ve program verilerini depolayan bir bellek birimine yazar. Konsol ve işlem birimi, merkezi işlemciyi oluşturur. Denetleyici, aldığı talimatlara göre CPU’yu yönlendirir. İşlem birimi, temel aritmetik işlemleri veya bir dizi bit üzerinde aritmetik işlemleri gerçekleştiren bir ALU içerir. Bir ALU birçok farklı işlevi yerine getirebilir; Bu nedenle, denetleyicinin işi, ALU’yu doğru dizide doğru işlevi gerçekleştirmesi için yönlendirmektir.

Von Neumann Memaris

Tanıtılmasından sonra, von Neumann mimarisi standart bilgisayar mimarisi haline geldi ve Harvard mimarisi mikrodenetleyicilere ve sinyal işlemeye indirgendi. Von Neumann mimarisi bugün hala kullanılmaktadır, ancak von Neumann mimarisinden ilham alan daha yeni, daha karmaşık tasarımlar, popülerlik açısından orijinal mimariyi gölgede bırakmıştır.