Vypracoval: Ing. Juraj Palásthy

 

 

 

Von Neumanova schéma bola navrhnutá v roku 1945 americkým matematikom Johnom Von Neumannom ako model samočinného počítača. Tento model s istými výnimkami zostal zachovaný dodnes.


  • Operačná pamäť: Slúži k uchovaniu spracovávaného programu, dát a výsledkov výpočtov.

  • ALU: Arithmetic-logic Unit /aritmeticko logická jednotka/: Jednotka prevádzajúca všetky aritmetické výpočty a logické operácie.

  • Radič: Riadiaca jednotka, ktorá riadi činnosť všetkých častí počítača. Toto riadenie je prevádzané pomocou riadiacich signálov, ktoré sú zasielané jednotlivým modulom.

  • Vstupné zariadenia: Určené pre vstup programu a dát.

  • Výstupné zariadenia: Určené pre výstup výsledkov, ktoré program spracoval.

 

Von Neumannova koncepcia počítača

 

Táto koncepcia digitálneho počítača vznikla okolo roku 1946. Základné moduly ním navrhnutého počítača sú: procesor, radič, operačná pamäť, vstupné a výstupné zariadenie a to všetko tvorí základ architektúry súčasných počítačov.

 

Základné princípy

 

  • dvojková sústava

  • programy a dáta v operačnej pamäti (nenačítajú sa z vonkajšej pamäti v priebehu výpočtu, jednotné kódovanie - k programom môžeme pristupovať ako k dátam, to umožnilo univerzálnosť počítača, bezproblémové zavedenie cyklov a podmieneného vetvenia)

  • rýchlosť vnútornej pamäti je porovnateľná s rýchlosťou aritmetickej jednotky

  • priame adresovanie (prístup) - v ľubovoľnom okamžiku je prístupná ktorákoľvek bunka pamäti

  • aritmeticko-logická jednotka - len obvody pre sčítanie čísiel (ostatné operácie sa dajú prevádzať na sčítanie)

 

Von Neumannov počítač

 

1946 John von Neumann

  1. 5 funkčných jednotiek – riadiaca jednotka, aritmeticko-logická jednotka, pamäť, vstupné zariadenie, výstupné zariadenie

  1. Štruktúra je nezávislá na spracovávaných problémoch, na riešení problému sa musí zvonka zaviesť návod na spracovanie (program) a musí sa uložiť do pamäte. Bez tohto programu nie je stroj schopný pracovať

  1. Programy, dáta, medzivýsledky a konečné výsledky sa ukladajú do tej istej pamäti

  1. Pamäť je rozdelená na rovnako veľké bunky, ktoré sú priebežne očíslované, cez číslo bunky (adresu) sa dá prečítať alebo zmeniť obsah bunky

  1. Po sebe idúce inštrukcie programu sa uložia do pamäťových buniek idúcich po sebe, prístup k nasledujúcej inštrukcii sa uskutoční z riadiacej jednotky zvýšením inštrukčnej adresy o 1

  1. Inštrukciami skoku sa dá odkloniť od spracovania inštrukcií v uloženom poradí

  1. Existujú aspoň - aritmetické inštrukcie (sčítania, násobenia, ukladania konštánt,…), logické inštrukcie (porovnávania, not, and, or,…), inštrukcie prenosu (z pamäti do riadiacej jednotky a na vstup/výstup), podmienené skoky a ostatné (posunutie, prerušenie, čakanie,…)

  1. Všetky dáta (inštrukcie, adresy,…) sú binárne kódované, správne dekódovanie zabezpečuje vhodné logické obvody v riadiacej jednotke logická štruktúra

 

Princíp činnosti počítača podľa von Neumanna:

 

Do operačnej pamäti sa pomocou vstupných zariadení cez ALU umiestni program, ktorý bude vykonávať výpočet. Rovnakým spôsobom sa do operačnej pamäti umiestnia dáta, ktoré bude program spracovávať. Prebehne vlastný výpočet, pričom jednotlivé kroky vykonáva ALU. Táto jednotka je v priebehu výpočtu spolu s ostatnými modulmi riadená radičom počítača. Medzivýsledky sú ukladané do operačnej pamäte. Po skončení výpočtov sú výsledky poslané cez ALU na výstupné zariadenie.

 

Názorne si môžeme popísať Von Noumannovu schému. Predstavme si bežný počítač, aký máme bežne doma.

 

Každý počítač má matičnú dosku. Na tejto doske je sústredené všetko to, čo v počítači pracuje. Srdcom každého počítača je procesor. Ten vo Von Neumannovej schéme predstavuje ALU.

 

Ďalšou dôležitou časťou každého počítača je operačná pamäť. V bežnom počítači je to pamäť typu RAM (Random Access Memory).

 

Radič riadi chod jednotlivých častí počítača.

 

Vstupné zariadenia – sú to periférne (prídavné) zariadenia pomocou ktorých vkladáme informácie do počítača. Patrí sem napríklad klávesnica, myš, CD-ROM, DVD-ROM a skener. Vstupné zariadenia spracovávajú vstupné informácie zadávané človekom, prevádzajú ich do binárneho kódu a takéto informácie poskytuje programu na spracovanie.

 

Výstupné zariadenia – sú to periférne zariadenia pomocou ktorých nám vystupujú z počítača spracované informácie. Patria sem monitor, reproduktory, tlačiarne. Výstupné zariadenia spracovávajú už spracované informácie v binárnom kóde a prekladajú ich do výstupného formátu nám zrozumiteľného.

 

 

Otázky:

  1. Čo je to operačná pamäť?

  2. Aké sú to vstupné zariadenia?

  3. Na čo slúžia výstupné zariadenia počítača?

 

 

Použité zdroje:

http://www.oskole.sk/?id_cat=1008&clanok=1212