John Von Neumann

Who is he?

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/JohnvonNeumann-LosAlamos.gif/225px-JohnvonNeumann-LosAlamos.gif

  • ハンガリー人, 1903 年に生まれる
  • 元の名前は Neumann Yanos
  • とても裕福な家庭で育ち, 英才教育を受ける (8 歳で微積)
  • ブタペスト大・ベルリン大・チューリッヒ工科大で学び数学の博士号を取得 (23 歳)
  • 1933 年, プリンストンの高級研究所教授に任命される (33 歳)
    • アインシュタインやヒルベルトなどの優れた学者が集まる崇高な研究機関
  • 暗記力や計算力がとにかくずば抜けていた

Von Neumann Architecture

本当は...

  • 現在のコンピュータの元となっているアーキテクチャ
  • 我々にとって一番馴染みが深いアーキテクチャであるがゆえに, 下記の説明は「知っとるわ!」となるかもしれません
  • 元々はモークリーとエッカートの EDVAC (ENIAC の後継機) が既に "ノイマン型" だった (弾道計算用に作られた) .
  • コンサルタントとして相談に乗っていたノイマンが, ドラフトを単独名義で発表していまう → "ノイマン型" という名称が定着

構成

http://kccn.konan-u.ac.jp/information/cs/cyber06/images/computer.gif

  • Memory Unit, Control Unit, ALU の 3 ユニット + Input / Output で構成される
    • 現在の CPU は Control Unit と ALU をくっつけて "CPU" と呼んでいる

* Memory Unit

  • データとプログラムの両方をバイナリ形式で保存 (プログラム内蔵方式)
  • Harvard Architecture ではデータとプログラムを別々のメモリに保存していた

* CPU

  • 逐次制御方式を採用
  • プログラムを一つ一つ実行する (データを取得し, 演算を行い, データを保存し, 取得し...)
  • クロックの周波数で, Fetch-Execute Cycle が行われる
    • Fetch... 次の命令を主記憶装置から読み込む
    • Decode... どのデータや演算の実行が必要かを読み込む. 命令部とアドレス部に分ける.例) add $R1 $R2 \$R5
    • Execute... Decode の結果に基づいて, データを読み込んだり演算を行ったりする. データはアドレスを元に主記憶装置にバス経由で読み書きする.

Von Neumann Bottleneck

  • プログラム内蔵方式ではデータとともに命令をバス経由で読み込まなければいけない.
  • その上, ノイマン型コンピュータの場合は逐次的にプログラムを読み込まなければならない
  • → いくら CPU の処理速度があがってもデータのアクセス速度 (スループット) によって実質的な処理速度が制限されていまう.

References


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Last-modified: 2019-07-18 (木) 02:46:55 (798d)