Nama: RISQI ANA PUTRI
Kelas:  x tkj 1
absent: 27
Dari Wikipedia , ensiklopedia bebasLihat juga : komputer Tersimpan program dan Universal Turing mesin # Stored - program komputerVon Neumann skema arsitekturVon Neumann skema arsitektur
Istilah arsitektur Von Neumann , yang juga dikenal sebagai model Von Neumann atau arsitektur Princeton , berasal dari 1.945 arsitektur komputer keterangan oleh matematikawan dan fisikawan John von Neumann dan lain-lain , Draft Pertama Laporan di EDVAC . [ 1 ] ini menjelaskan arsitektur desain untuk komputer digital elektronik dengan subdivisi dari unit pengolahan yang terdiri dari unit logika dan prosesor aritmatika register , unit kontrol yang berisi instruksi register dan program counter , memori untuk menyimpan data dan instruksi , mass storage eksternal , dan masukan dan mekanisme output. [ 1 ] [ 2 ] yang dimaksud dengan istilah ini telah berkembang berarti sebuah komputer disimpan - program di mana instruksi mengambil dan operasi data tidak dapat terjadi pada saat yang sama karena mereka berbagi bus umum . Hal ini disebut sebagai hambatan Von Neumann dan sering membatasi kinerja sistem . [ 3 ]
Desain arsitektur Von Neumann lebih sederhana dari arsitektur Harvard lebih modern yang juga merupakan sistem disimpan-program tetapi memiliki satu set berdedikasi alamat dan data bus untuk membaca data dari dan menulis data ke memori , dan satu set alamat dan data bus untuk mengambil instruksi .
A disimpan - program komputer digital adalah salah satu yang membuat instruksi yang diprogram , serta data , dalam baca-tulis , random-access memory ( RAM ) . Komputer disimpan-program itu merupakan kemajuan atas komputer program-dikendalikan dari tahun 1940-an , seperti Colossus dan ENIAC , yang diprogram dengan menetapkan switch dan memasukkan patch yang mengarah ke rute data dan mengontrol sinyal antara berbagai unit fungsional . Dalam sebagian besar komputer modern , memori yang sama digunakan untuk kedua data dan instruksi program , dan Von Neumann vs Harvard perbedaan berlaku untuk arsitektur cache, bukan memori utama .
isi

    1 Sejarah
    2 Pengembangan konsep program yang disimpan
    3 Awal von Neumann komputer - arsitektur
    4 komputer awal disimpan-program
    5 Evolution
    6 Von Neumann bottleneck
    Prosesor 7 Non - von Neumann
    8 Lihat juga
    9 Referensi
        9.1 Inline
        9.2 Umum
    10 Pranala luar
sejarah
Mesin-mesin komputasi awal telah menetapkan program . Beberapa komputer yang sangat sederhana masih menggunakan desain ini , baik untuk tujuan kesederhanaan atau pelatihan . Sebagai contoh, kalkulator meja ( pada prinsipnya ) adalah program komputer tetap . Hal ini dapat melakukan matematika dasar , tetapi tidak dapat digunakan sebagai pengolah kata atau game konsol . Mengubah program mesin tetap program membutuhkan re - wiring , restrukturisasi , atau merancang ulang mesin . Komputer awal tidak begitu banyak " diprogram " karena mereka " dirancang " . " Pemrograman Ulang " , ketika itu mungkin sama sekali , adalah proses melelahkan , dimulai dengan diagram alur dan catatan kertas , diikuti oleh desain rekayasa rinci , dan kemudian proses sering sulit secara fisik kembali kabel dan membangun ulang mesin. Ini bisa memakan waktu tiga minggu untuk membuat program pada ENIAC dan membuatnya bekerja . [ 4 ]
Dengan usulan dari komputer disimpan-program ini berubah . Sebuah komputer disimpan-program termasuk dengan desain set instruksi dan dapat menyimpan dalam memori satu set instruksi ( program ) yang merinci perhitungan.
Sebuah desain yang disimpan - program yang juga memungkinkan untuk kode diri memodifikasi . Salah satu motivasi awal untuk fasilitas tersebut adalah perlunya sebuah program untuk kenaikan atau memodifikasi bagian alamat instruksi , yang harus dilakukan secara manual dalam desain awal . Hal ini menjadi kurang penting ketika register indeks dan pengalamatan tidak langsung menjadi fitur biasa dari arsitektur mesin . Penggunaan lain adalah untuk menanamkan data yang sering digunakan dalam aliran instruksi menggunakan pengalamatan langsung . Self- memodifikasi kode sebagian besar jatuh dari nikmat , karena biasanya sulit untuk memahami dan debug, serta menjadi tidak efisien dalam prosesor pipelining dan caching skema modern.
Pada skala besar , kemampuan untuk mengobati instruksi sebagai data adalah apa yang membuat perakit , kompiler dan alat-alat pemrograman otomatis lainnya mungkin. Satu dapat " menulis program yang menulis program " . [ 5 ] Pada skala yang lebih kecil , saya operasi / O - intensif berulang seperti gambar manipulasi BitBlt primitif atau pixel shader vertex & di grafis 3D modern, dianggap tidak efisien untuk berjalan tanpa hardware kustom . Operasi ini bisa dipercepat pada prosesor tujuan umum dengan " pada kompilasi fly " ( " just-in -time kompilasi " ) teknologi , misalnya , program - satu kode - menghasilkan bentuk kode diri memodifikasi yang telah tetap populer .
Ada kelemahan desain Von Neumann . Selain hambatan Von Neumann dijelaskan di bawah ini , modifikasi program yang bisa sangat berbahaya , baik oleh kecelakaan atau desain . Dalam beberapa desain komputer yang disimpan - program sederhana , sebuah program rusak dapat merusak dirinya sendiri , program lain , atau sistem operasi , mungkin menyebabkan crash komputer . Perlindungan memori dan bentuk lain dari kontrol akses biasanya dapat melindungi terhadap kedua disengaja dan berbahaya modifikasi Program .Pengembangan konsep program yang disimpan
Matematikawan Alan Turing , yang telah waspada terhadap masalah logika matematika oleh ceramah dari Max Newman di University of Cambridge , menulis sebuah makalah tahun 1936 yang berjudul On Computable Numbers , dengan Aplikasi untuk Entscheidungsproblem , yang diterbitkan dalam Proceedings dari London matematika Masyarakat [ 6 ] . Di dalamnya ia menggambarkan sebuah mesin hipotetis yang disebutnya "universal mesin komputasi " , dan yang sekarang dikenal sebagai " mesin Turing Universal " . Mesin hipotetis memiliki sebuah toko tak terbatas ( memori dalam terminologi hari ini ) yang mengandung kedua instruksi dan data . John von Neumann menjadi berkenalan dengan Turing sementara ia adalah seorang profesor tamu di Cambridge pada tahun 1935 , dan juga selama PhD tahun Turing di Institute for Advanced Studi di Princeton , New Jersey selama 1936-1937 . Apakah dia tahu kertas Turing tahun 1936 pada waktu itu tidak jelas .
Pada tahun 1936 Konrad Zuse juga diantisipasi dalam dua aplikasi paten yang instruksi mesin dapat disimpan dalam penyimpanan yang sama digunakan untuk data . [ 7 ]
Mandiri , J. Presper Eckert dan John Mauchly , yang mengembangkan ENIAC di Moore Sekolah Teknik Elektro , di Universitas Pennsylvania , menulis tentang konsep program yang disimpan pada bulan Desember 1943 . [ 8 ] [ 9 ] Dalam perencanaan baru mesin , EDVAC , Eckert menulis pada Januari 1944 bahwa mereka akan menyimpan data dan program dalam perangkat memori beralamat baru , memori garis merkuri delay logam . Ini adalah pertama kalinya pembangunan mesin disimpan-program praktis diusulkan . Saat itu , ia dan Mauchly tidak menyadari pekerjaan Turing .
Von Neumann terlibat dalam Proyek Manhattan di Los Alamos National Laboratory , yang dibutuhkan dalam jumlah besar perhitungan . Hal ini menarik dia untuk proyek ENIAC , selama musim panas tahun 1944 . Di sana ia bergabung ke dalam diskusi yang sedang berlangsung pada desain ini komputer disimpan-program , EDVAC . Sebagai bagian dari kelompok itu, ia menawarkan diri untuk menulis deskripsi dan menghasilkan Draft Pertama Laporan di EDVAC [ 1 ] yang termasuk ide dari Eckert dan Mauchly . Itu belum selesai ketika rekannya Herman Goldstine beredar dengan hanya nama von Neumann di atasnya , dengan kekhawatiran dari Eckert dan Mauchly . [ 10 ] Makalah ini dibaca oleh puluhan rekan von Neumann di Amerika dan Eropa , dan mempengaruhi putaran berikutnya desain komputer .
Oleh karena itu , Von Neumann tidak sendirian dalam mengembangkan ide dari arsitektur disimpan-program , dan Jack Copeland menganggap bahwa itu adalah " historis yang tidak pantas , untuk merujuk disimpan-program komputer digital elektronik sebagai ' von Neumann mesin ' " . [ 11 ] Nya rekan Los Alamos Stan Frankel mengatakan dari hal von Neumann untuk ide-ide Turing :

    Aku tahu bahwa dalam atau sekitar 1943 atau '44 von Neumann sangat menyadari pentingnya dasar kertas Turing dari 1936 ... Von Neumann memperkenalkan saya pada kertas itu dan atas desakan , aku mempelajarinya dengan hati-hati . Banyak orang telah diakui von Neumann sebagai " bapak komputer " ( dalam pengertian modern istilah ) tapi aku yakin bahwa dia tidak akan pernah melakukan kesalahan yang sendiri . Dia mungkin juga disebut bidan , mungkin, tapi dia tegas menekankan kepada saya , dan kepada orang lain saya yakin , bahwa konsepsi mendasar adalah karena Turing - sejauh tidak diantisipasi oleh Babbage ... Kedua Turing dan von Neumann , tentu saja , juga membuat kontribusi besar untuk " pengurangan untuk berlatih " konsep-konsep ini tetapi saya tidak akan menganggap ini sebagai sebanding pentingnya dengan pengenalan dan penjelasan dari konsep komputer mampu menyimpan dalam memori program kegiatan dan memodifikasi program yang selama kegiatan ini . [ 12 ]
Pada waktu itu " Draft Pertama " Laporan itu beredar , Turing menghasilkan sebuah laporan berjudul Usulan Kalkulator elektronik yang dijelaskan dalam teknik dan detail pemrograman , idenya sebuah mesin yang disebut Automatic Computing Mesin ( ACE ) . [ 13 ] Dia disajikan ini kepada Komite Eksekutif dari National Physical Laboratory Inggris pada tanggal 19 Februari 1946. Meskipun Turing tahu dari pengalaman masa perang di Bletchley Park bahwa apa yang ia mengusulkan adalah layak , kerahasiaan sekitarnya Colossus , yang kemudian dipertahankan selama beberapa dekade , mencegah dia mengatakan begitu . Berbagai implementasi sukses dari desain ACE diproduksi .
Makalah Kedua von Neumann dan Turing dijelaskan disimpan-program komputer , tapi kertas von Neumann sebelumnya mencapai sirkulasi besar dan arsitektur komputer itu diuraikan menjadi dikenal sebagai " arsitektur von Neumann " . Pada tahun 1953 publikasi cepat dari Thought : A Simposium Mesin Digital Computing ( diedit oleh BV Bowden ) , bagian dalam bab tentang Komputer di Amerika berbunyi sebagai berikut : [ 14 ]

    MESIN DARI LEMBAGA UNTUK ADVANCED STUDIES , PRINCETON

    Pada tahun 1945 , Profesor J. von Neumann , yang saat itu bekerja di Moore School of Engineering di Philadelphia , di mana ENIAC telah dibangun , yang dikeluarkan atas nama sekelompok rekan kerja laporan pada desain logis dari komputer digital . Laporan itu berisi proposal yang cukup rinci untuk desain mesin yang sejak itu menjadi dikenal sebagai EDVAC yang ( electronic discrete komputer otomatis variabel ) . Mesin ini baru-baru ini telah selesai di Amerika , namun laporan von Neumann terinspirasi pembangunan EDSAC ( electronic delay penyimpanan kalkulator otomatis ) di Cambridge ( lihat halaman 130 ) .

    Pada tahun 1947 , Burks , Goldstine dan von Neumann menerbitkan laporan lain yang diuraikan desain jenis lain dari mesin ( mesin paralel saat ini ) yang harus sangat cepat , mampu mungkin dari 20.000 operasi per detik . Mereka menunjukkan bahwa masalah yang luar biasa dalam membangun mesin semacam itu dalam pengembangan memori yang cocok , semua isi yang seketika dapat diakses , dan pada awalnya mereka menyarankan penggunaan tabung vakum khusus - disebut " Selectron " - yang telah ditemukan oleh Princeton Laboratories dari RCA Tabung-tabung yang mahal dan sulit untuk membuat , sehingga von Neumann kemudian memutuskan untuk membangun sebuah mesin yang didasarkan pada memori Williams . Mesin ini , yang diselesaikan pada bulan Juni 1952 di Princeton telah menjadi dikenal sebagai Maniac . Desain mesin ini telah mengilhami bahwa dari setengah lusin atau lebih mesin yang sekarang sedang dibangun di Amerika , yang semuanya dikenal sayang sebagai " Johniacs . " '
Dalam buku yang sama , dua paragraf pertama dari bab tentang ACE berbunyi sebagai berikut : [ 15 ]

    KOMPUTASI OTOMATIS DI NASIONAL FISIK LABORATORIUM '

    Salah satu komputer digital yang paling modern yang mewujudkan perkembangan dan perbaikan dalam teknik komputasi elektronik otomatis baru-baru ini didemonstrasikan di Laboratorium Nasional fisik , Teddington , di mana telah dirancang dan dibangun oleh tim kecil matematikawan dan insinyur penelitian elektronik pada staf Laboratorium , dibantu oleh sejumlah insinyur produksi dari Inggris Electric Company , Limited. Peralatan sejauh didirikan di Laboratorium hanya model percontohan dari instalasi yang jauh lebih besar yang akan dikenal sebagai Automatic Computing Engine tetapi meskipun relatif kecil dalam jumlah besar dan hanya mengandung sekitar 800 katup termionik , karena dapat dinilai dari Pelat XII , XIII dan XIV , itu adalah mesin penghitung yang sangat cepat dan serbaguna .

    Konsep dasar dan prinsip-prinsip abstrak perhitungan oleh mesin dirumuskan oleh Dr AM Turing , FRS , dalam paper1 a . membaca sebelum matematika Masyarakat London pada tahun 1936 , tetapi bekerja pada mesin tersebut di Inggris tertunda oleh perang . Pada tahun 1945 , bagaimanapun , pemeriksaan masalah itu dibuat di National Physical Laboratory oleh Mr JR Womersley , maka pengawas dari Divisi Matematika Laboratorium . Dia bergabung oleh Dr Turing dan staf kecil spesialis , dan , pada tahun 1947 , perencanaan awal itu cukup canggih untuk menjamin pembentukan kelompok khusus yang telah disebutkan . Pada bulan April 1948 , yang terakhir menjadi Bagian Elektronika Laboratorium , di bawah tuduhan Mr FM Colebrook .
Awal von Neumann komputer - arsitektur
Draft Pertama dijelaskan desain yang digunakan oleh banyak universitas dan perusahaan untuk membangun komputer mereka . [ 16 ] Di antara berbagai komputer , hanya ILLIAC dan ORDVAC memiliki set instruksi yang kompatibel .

    Manchester Kecil Eksperimental Mesin ( SSEM ) , dijuluki "Baby " ( University of Manchester , Inggris ) dibuat berjalan sukses pertama dari - program yang disimpan pada tanggal 21 Juni 1948.
    EDSAC ( University of Cambridge , Inggris ) adalah yang pertama praktis disimpan - program komputer elektronik ( Mei 1949 )
    Manchester Mark 1 ( University of Manchester , Inggris ) Dikembangkan dari SSEM ( Juni 1949 )
    CSIRAC ( Dewan Penelitian Ilmiah dan Industri ) Australia (November 1949)
    EDVAC ( Balistik Laboratorium Penelitian , Laboratorium Komputasi di Aberdeen Proving Ground 1951)
    ORDVAC ( U - Illinois ) di Aberdeen Proving Ground , Maryland ( selesai November 1951 ) [ 17 ]
    Mesin IAS di Princeton University (Januari 1952)
    MANIAC I di Los Alamos Laboratory Scientific (Maret 1952)
    ILLIAC di University of Illinois , (September 1952)
    BESM - 1 di Moskow ( 1952)
    AVIDAC di Argonne National Laboratory ( 1953)
    ORACLE di Oak Ridge National Laboratory ( Juni 1953 )
    BEsk di Stockholm ( 1953)
    JOHNNIAC di RAND Corporation ( Jan 1954 )
    DASK di Denmark ( 1955 )
    WEIZAC di Rehovoth ( 1955)
    Perm di Munich (1956 ? )
    SILLIAC di Sydney ( 1956)
Komputer awal disimpan-program
Informasi tanggal dalam kronologi berikut ini sulit untuk dimasukkan ke dalam urutan yang tepat . Beberapa tanggal yang untuk pertama menjalankan program pengujian , beberapa tanggal yang pertama kali komputer ditunjukkan atau diselesaikan , dan beberapa tanggal yang untuk pengiriman pertama atau instalasi.

    The IBM SSEC memiliki kemampuan untuk mengobati instruksi sebagai data , dan ditunjukkan publik pada tanggal 27 Januari 1948. Kemampuan ini diklaim dalam paten AS . [ 18 ] Namun itu sebagian elektromekanis , tidak sepenuhnya elektronik . Dalam prakteknya , instruksi dibaca dari pita kertas karena memori yang terbatas . [ 19 ]
    The Manchester SSEM ( Baby ) adalah komputer elektronik sepenuhnya pertama yang menjalankan program yang tersimpan . Ini menjalankan program anjak selama 52 menit pada tanggal 21 Juni 1948, setelah menjalankan program pembagian sederhana dan program untuk menunjukkan bahwa dua bilangan yang relatif prima .
    The ENIAC dimodifikasi untuk dijalankan sebagai read-only disimpan - program komputer primitif ( menggunakan Tabel Fungsi untuk program ROM ) dan ditunjukkan seperti pada tanggal 16 September 1948, menjalankan program dengan Adele Goldstine untuk von Neumann .
    The BINAC berlari beberapa program uji pada bulan Februari , Maret , dan April 1949, meskipun tidak selesai sampai September 1949.
    The Manchester Mark 1 dikembangkan dari proyek SSEM . Versi antara dari Mark 1 yang tersedia untuk menjalankan program pada bulan April 1949, tetapi tidak selesai sampai Oktober 1949.
    The EDSAC berlari program pertama pada tanggal 6 Mei 1949.
    The EDVAC disampaikan pada bulan Agustus 1949, tapi itu masalah yang terus dari yang dimasukkan ke dalam operasi rutin hingga tahun 1951 .
    CSIR Mk Aku berlari program pertama pada bulan November 1949.
    The SEAC telah didemonstrasikan pada bulan April 1950.
    The Pilot ACE menjalankan program pertama pada tanggal 10 Mei 1950 dan telah didemonstrasikan pada bulan Desember 1950.
    The SWAC selesai pada Juli 1950.
    The Whirlwind selesai pada bulan Desember 1950 dan telah digunakan sebenarnya pada bulan April 1951.
    Atlas ERA pertama ( kemudian ERA komersial 1101/UNIVAC 1101 ) telah terinstal pada bulan Desember 1950.
evolusiSatu sistem bus evolusi arsitektur
Melalui dekade 1960-an dan 1970-an komputer umumnya menjadi baik kecil dan lebih cepat , yang menyebabkan beberapa evolusi dalam arsitektur mereka . Sebagai contoh, memori - dipetakan I / O memungkinkan perangkat input dan output harus diperlakukan sama dengan memori . [ 20 ] Sebuah sistem bus tunggal dapat digunakan untuk menyediakan sistem modular dengan biaya yang lebih rendah . Ini kadang-kadang disebut " perampingan " arsitektur . [ 21 ] Dalam beberapa dekade berikutnya , mikrokontroler sederhana kadang-kadang akan menghilangkan fitur model untuk menurunkan biaya dan ukuran . Komputer yang lebih besar menambahkan fitur untuk kinerja yang lebih tinggi .Von Neumann bottleneck
Bus dibagi antara memori program dan memori data menyebabkan hambatan Von Neumann , throughput terbatas ( kecepatan transfer data ) antara CPU dan memori dibandingkan dengan jumlah memori . Karena memori program dan data memori tidak dapat diakses pada saat yang sama , throughput jauh lebih kecil daripada tingkat di mana CPU dapat bekerja . Ini serius membatasi kecepatan pemrosesan efektif bila CPU diperlukan untuk melakukan pengolahan minimal pada sejumlah besar data. CPU terus dipaksa untuk menunggu data yang diperlukan untuk ditransfer ke atau dari memori . Karena kecepatan CPU dan ukuran memori telah meningkat jauh lebih cepat daripada throughput antara mereka , kemacetan telah menjadi lebih dari masalah, masalah yang beratnya meningkat dengan setiap generasi baru dari CPU .
Istilah " von Neumann bottleneck " diciptakan oleh John Backus di 1977 ACM Turing Award kuliah . Menurut Backus :

    Tentunya harus ada cara yang lebih primitif membuat perubahan besar di toko daripada dengan mendorong sejumlah besar kata-kata bolak-balik melalui hambatan von Neumann . Tidak hanya adalah tabung ini hambatan literal untuk lalu lintas data masalah, tetapi yang lebih penting , itu merupakan hambatan intelektual yang telah membuat kami terikat dengan kata -at -a -time berpikir bukannya mendorong kita untuk berpikir dalam hal unit konseptual yang lebih besar dari tugas di tangan . Dengan demikian pemrograman pada dasarnya perencanaan dan merinci lalu lintas besar dari kata-kata melalui hambatan von Neumann , dan banyak yang keprihatinan lalu lintas data yang signifikan tidak sendiri , tapi di mana menemukannya . [ 22 ] [ 23 ]
Masalah kinerja dapat dikurangi ( sampai batas tertentu ) melalui beberapa mekanisme . Menyediakan cache antara CPU dan memori utama , menyediakan cache yang terpisah atau jalur akses terpisah untuk data dan instruksi ( yang disebut Modified arsitektur Harvard ) , menggunakan algoritma cabang prediktor dan logika , dan menyediakan terbatas tumpukan CPU atau lainnya on-chip memori penggaris untuk mengurangi akses memori empat cara kinerja meningkat . Masalahnya juga dapat mengesampingkan agak dengan menggunakan komputasi paralel , misalnya dengan menggunakan Non - Uniform Memory Access ( NUMA ) arsitektur ini pendekatan yang biasa digunakan oleh superkomputer . Hal ini kurang jelas apakah hambatan intelektual yang mengkritik Backus telah berubah banyak sejak tahun 1977 . Solusi yang diusulkan Backus telah tidak memiliki pengaruh besar . [ Rujukan? ] Pemrograman fungsional modern dan pemrograman berorientasi obyek yang jauh lebih sedikit diarahkan " mendorong sejumlah besar kata-kata bolak-balik " dari bahasa sebelumnya seperti Fortran itu , tetapi secara internal , yang masih apa komputer menghabiskan banyak waktu mereka lakukan, bahkan superkomputer yang sangat paralel.
Pada tahun 1996, sebuah studi benchmark database yang menemukan bahwa tiga dari empat siklus CPU dihabiskan menunggu memori . Para peneliti berharap bahwa meningkatkan jumlah instruksi yang simultan dengan multithreading atau single-chip multiprocessing akan membuat kemacetan ini bahkan lebih buruk .