Technologieaustausch

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort:

Computerarchitektur von Neumann

Moderne Computerarchitektur:

Zusammenfassen:

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Vorwort:

Im heutigen digitalen Zeitalter ist Computerhardware nicht nur Zeuge des technischen Fortschritts, sondern auch der Grundstein dieses Fortschritts. Sie bilden den Kern des digitalen Ökosystems, das in unserem täglichen Leben unverzichtbar ist. Von einfachen Personal-Computing-Aufgaben bis hin zu komplexen Datenanalysen und Anwendungen der künstlichen Intelligenz wirken sich die Leistung und Zuverlässigkeit von Hardware direkt auf unsere Arbeitseffizienz und Lebensqualität aus. Unabhängig davon, wie sich die Computertechnologie weiterentwickelt, sind ihre Grundbausteine ​​immer dieselben geblieben und sie sind die Bausteine, auf denen moderne Computer aufgebaut sind.

Ziel dieses Artikels ist es, in die Grundkomponenten der Computerhardware einzutauchen und aufzuzeigen, wie diese Komponenten zusammenarbeiten, um den Betrieb des gesamten Computersystems zu unterstützen.

Im frühesten Computer ENIAC war dieser große Kerl zwar in der Lage, Berechnungen durchzuführen, dies war jedoch erforderlichManuelle Verkabelung durch das PersonalBerechnungen zu kontrollieren.

Und diese Art der manuellen Berechnung schränkt die Laufgeschwindigkeit des Computers erheblich ein.zu diesem Zeitpunktvon NeumannEs wurde eine Idee vorgebracht: Bestimmen Sie alle Schritte im Voraus, und der Computer muss nur den Schritten folgen.

Dies ist eigentlich ein gespeichertes Programm.

Das sogenannte gespeicherte Programm bedeutet, dass Anweisungen im Voraus in Form eines Binärcodes in den Speicher des Computers eingegeben werden und dann die erste Anweisung des Programms entsprechend ihrer ersten Adresse im Speicher ausgeführt wird und dann andere Anweisungen ausgeführt werden in der vom Programm vorgegebenen Reihenfolge, bis die Programmausführung endet.

Computerarchitektur von Neumann

Basierend auf dieser von Neumann vorgeschlagenen Idee wurde eine frühe von Neumann-Maschinenarchitektur entworfen:

Aus der Abbildung können wir die Eigenschaften des von Neumann-Computers zusammenfassen:

1. Ein Computer besteht aus fünf Hauptkomponenten
2. Anweisungen und Daten werden gleichberechtigt im Speicher abgelegt und können über die Adresse abgerufen werden.
3. Anweisungen und Daten werden binär ausgedrückt
4. Die Anweisung besteht aus einem Operationscode (wie die Daten bearbeitet werden sollen) und einem Adresscode (wo sich die zu bearbeitenden Daten befinden).
5. gespeicherte Prozedur
6. vonOperatorUnabhängig davon, ob es sich um ein Eingabe- oder Ausgabegerät handelt, muss es als Zentrum durch den Bediener vervollständigt werden.

Tatsächlich weist diese Architektur jedoch Mängel auf:Alle unsere Daten müssen über Betreiber verwaltet werden, was zu einer Verringerung der Effizienz führen wird.

Moderne Computerarchitektur:

Die Architektur moderner Computer verbessert sich hierdurchDer arithmetisch-zentrierte Ansatz wurde in einen speicherzentrierten Ansatz geändert.

Eine kurze Zusammenfassung lautet:

Beim Von-Neumann-Computer steht die Recheneinheit im Mittelpunkt, und die gesamte Datenverarbeitung muss über die Recheneinheit erfolgen, während die moderne Computerarchitektur speicherzentriert ist und die gesamte Datenverarbeitung über den Speicher erfolgen muss.

Mit dem Aufkommen integrierter Schaltkreise integrierte man Recheneinheiten und Controller in CPUs

CPU = Recheneinheit + Controller

Daher kann die obige Architektur wie folgt aktualisiert werden:

 

Was die Computerhardware betrifft, können wir sie grafisch so ausdrücken:

Zusammenfassen:

In diesem Kapitel erklären wir die von Neumann-Computerarchitektur und die moderne Computerarchitektur in zwei Teilen. Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass sich die von Neumann-Computerarchitektur auf die Recheneinheit konzentriert. Die gesamte Datenverarbeitung muss zuerst die Recheneinheit durchlaufen, was jedoch den Effekt erheblich verringert. Die Änderung stellt den Speicher in den Mittelpunkt und optimiert den Datenverarbeitungsfluss. Im nächsten Artikel erfahren wir mehr über das Funktionsprinzip der einzelnen Hardware.

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