هندسة هارفارد: كيف فصلت جامعة هارفارد بين البيانات والتعليمات؟

هندسة هارفارد: كيف فصلت جامعة هارفارد بين البيانات والتعليمات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف فصلت جامعة هارفارد مارك الأول بين البيانات والتعليمات؟

لقد قرأت المقال في ويكيبيديا لكنني لم أفهم كيف تم فصل البيانات والتعليمات باستخدام شريط ورقي مثقوب. وقال انه

"لقد قرأت العلامة تعليماتها من شريط ورقي مثقوب 24 قناة ونفذت التعليمات الحالية ثم قرأتها في التالي. لم يكن بها تعليمات فرع شرطية. وهذا يعني أن البرامج المعقدة يجب أن تكون طويلة جسديًا. تم إنجاز حلقة بواسطة ربط نهاية الشريط الورقي الذي يحتوي على البرنامج مرة أخرى إلى بداية الشريط (حرفياً إنشاء حلقة). "

ثم قال

"يُعرف هذا الفصل بين البيانات والتعليمات بهندسة هارفارد"

لم أفهم هذا السطر ، إنه يقرأ التعليمات من الشريط الورقي ولكن أين البيانات؟


من نفس الرابط الخاص بك.

لقد قرأت Mark I تعليماتها من شريط ورقي مثقوب 24 قناة. نفذت التعليمات الحالية ثم قرأتها في التعليمات التالية. يمكن أن يحتوي شريط منفصل على أرقام للإدخال، ولكن لم تكن تنسيقات الأشرطة قابلة للتبديل. لا يمكن تنفيذ التعليمات من سجلات التخزين.

يتم استخدام شريط مختلف للبيانات.

لماذا هذا؟

في هندسة هارفارد ، يتم فصل الكود والبيانات التي تعمل عليها الشفرة ماديًا. هذا يمنع بعض الأخطاء الكارثية ومآثر الأمان ، لأنه لا يمكن إعادة كتابة التعليمات البرمجية كبيانات كما لو كانت في تجاوز سعة المخزن المؤقت. تعتبر بنية هارفارد أيضًا أكثر تكلفة ، لأنه لا يمكن استخدام الذاكرة غير المستخدمة للتعليمات البرمجية للبيانات الإضافية. لا يمكن للقسم الآخر استخدام أي ذاكرة لم يتم استخدامها.


ما الفرق بين معماري فون نيومان وهارفارد؟

يمكن تصنيف معماريتي المعالج حسب كيفية استخدامهما للذاكرة.

عمارة فون نيومان
في بنية Von-Neumann ، يتم استخدام نفس الذاكرة والحافلة لتخزين كل من البيانات والتعليمات التي تقوم بتشغيل البرنامج. نظرًا لأنه لا يمكنك الوصول إلى ذاكرة البرنامج وذاكرة البيانات في وقت واحد ، فإن بنية Von Neumann عرضة للاختناقات ويتأثر أداء النظام.

الشكل 2: تحتوي بنية جامعة هارفارد على ناقل منفصل للإشارات والتخزين. (الصورة: ويكيميديا ​​كومنز)

هندسة هارفارد
تخزن بنية هارفارد تعليمات الآلة والبيانات في وحدات ذاكرة منفصلة متصلة بواسطة حافلات مختلفة. في هذه الحالة ، هناك مساحتان على الأقل لعناوين الذاكرة للعمل بهما ، لذلك يوجد سجل ذاكرة لتعليمات الجهاز وسجل ذاكرة آخر للبيانات. أجهزة الكمبيوتر المصممة بهندسة هارفارد قادرة على تشغيل برنامج والوصول إلى البيانات بشكل مستقل ، وبالتالي في وقت واحد. تتميز هندسة هارفارد بفصل صارم بين البيانات والكود. وبالتالي ، فإن هندسة هارفارد أكثر تعقيدًا ولكن خطوط الأنابيب المنفصلة تزيل عنق الزجاجة الذي يخلقه فون نيومان.

هندسة هارفارد المعدلة
لا تحتوي غالبية أجهزة الكمبيوتر الحديثة على فصل مادي بين مساحات الذاكرة المستخدمة بواسطة كل من البيانات والبرامج / التعليمات البرمجية / تعليمات الجهاز ، وبالتالي يمكن وصفها تقنيًا باسم Von Neumann لهذا السبب. ومع ذلك ، فإن أفضل طريقة لتمثيل غالبية أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي "هندسة هارفارد المعدلة". قد تشترك المعالجات الحديثة في الذاكرة ولكن لديها آليات مثل التعليمات الخاصة التي تمنع الخطأ في فهم البيانات على أنها رمز. يسمي البعض هذا "هندسة هارفارد المعدلة". ومع ذلك ، فإن هندسة هارفارد المعدلة لها نوعان منفصلان المسارات (الحافلات) للإشارة (الرمز) والتخزين (الذاكرة) ، في حين أن الذاكرة نفسها هي قطعة مادية واحدة مشتركة. وحدة التحكم في الذاكرة هي المكان الذي يجلس فيه التعديل ، حيث إنها تتعامل مع الذاكرة وكيفية استخدامها.

الشكل 1: كانت بنية فون نيومان موجودة منذ الأربعينيات. السمة التوضيحية هي أن ناقلًا واحدًا يستخدم للإشارة والتخزين. (الصورة: ويكيميديا ​​كومنز)

عنق زجاجة فون نيومان
إذا أراد جهاز Von Neumann إجراء عملية على بعض البيانات الموجودة في الذاكرة ، فيجب عليه نقل البيانات عبر الناقل إلى وحدة المعالجة المركزية. عند إجراء الحساب ، فإنه يحتاج إلى نقل مخرجات الحساب إلى الذاكرة عبر نفس الناقل. تلعب كمية البيانات التي يمكن للحافلة نقلها في وقت واحد (السرعة وعرض النطاق الترددي) دورًا كبيرًا في مدى سرعة بنية Von Neumann. يرتبط معدل نقل الكمبيوتر بمدى خطأ المعالجات وكذلك معدل نقل البيانات عبر الناقل. يمكن أن يكون المعالج خاملاً أثناء انتظار إحضار الذاكرة ، أو يمكنه تنفيذ شيء يسمى المعالجة التخمينية ، بناءً على ما قد يحتاج المعالج بعد ذلك إلى القيام به بعد انتهاء الحساب الحالي (بمجرد جلب البيانات وإجراء العمليات الحسابية).

يحدث عنق زجاجة Von Neumann عندما يجب أن تنتظر البيانات المأخوذة داخل أو خارج الذاكرة حتى تكتمل عملية الذاكرة الحالية. أي ، إذا أكمل المعالج للتو عملية حسابية وكان جاهزًا لإجراء العملية التالية ، فعليه كتابة الحساب النهائي في الذاكرة (التي تشغل الحافلة) قبل أن يتمكن من جلب بيانات جديدة من الذاكرة (والتي تستخدم أيضًا الناقل). ازداد عنق الزجاجة لـ Von Neumann بمرور الوقت لأن المعالجات قد تحسنت في السرعة بينما الذاكرة لم تتقدم بالسرعة نفسها. بعض الأساليب لتقليل تأثير عنق الزجاجة هي الاحتفاظ بالذاكرة في ذاكرة التخزين المؤقت لتقليل حركة البيانات ، وتسريع الأجهزة ، وتنفيذ المضاربة. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن التنفيذ التخميني هو قناة لواحد من أحدث العيوب الأمنية التي اكتشفها Google Project Zero ، المسمى Specter.


تتضمن بعض الأمثلة على معماريات هارفارد أنظمة كمبيوتر مبكرة حيث يمكن أن يكون إدخال البرمجة في وسيط واحد ، على سبيل المثال ، البطاقات المثقبة ، ويمكن أن تكون البيانات المخزنة في وسائط أخرى ، على سبيل المثال ، على شريط. قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر الأكثر حداثة على عمليات وحدة معالجة مركزية حديثة لكلا النظامين ، ولكن تفصل بينهما في تصميم الأجهزة.

يمكن مقارنة بنية هارفارد ، بفصلها الصارم بين الشفرات وعمليات البيانات ، مع بنية هارفارد المعدلة ، والتي قد تجمع بين بعض ميزات الكود وأنظمة البيانات مع الحفاظ على الفصل في الآخرين. أحد الأمثلة على ذلك هو استخدام ذاكرة تخزين مؤقت ، مع مساحة عنوان مشتركة واحدة. يمكن أيضًا أن يتناقض مع بنية فون نيومان ، التي سميت باسم جون فون نيومان ، والتي لا تركز على فصل المدخلات عن البيانات.


هندسة الكمبيوتر بجامعة هارفارد

هندسة الكمبيوتر بجامعة هارفارد. هندسة هارفارد هي بنية الكمبيوتر التي تحتوي على تخزين منفصل وحافلات منفصلة (مسار إشارة) للتعليمات والبيانات. يتم استخدام هندسة هارفارد عند وجود البيانات والرمز في كتل ذاكرة مختلفة.

هذه هي الميزة الرئيسية للهندسة المعمارية في جامعة هارفارد. يحافظ gsd على محطات عمل معمل الكمبيوتر في قاعة جوند. هندسة هارفارد هي مصطلح لنظام الكمبيوتر الذي يحتوي على منطقتين منفصلتين للأوامر أو التعليمات والبيانات. ويقومون بتوسيع نظرية معالجة المعلومات. 6085/1) 1 نوعان من معماريات الكمبيوتر هناك نوعان من معماريات الكمبيوتر والتي تختلف في طريقة الوصول إلى الذكريات:

هارفارد للهندسة المعمارية | علوم الكمبيوتر من image.slidesharecdn.com 6085/1) 1 نوعان من معماريات الكمبيوتر هناك نوعان من معماريات الكمبيوتر ، والتي تختلف في طريقة الوصول إلى الذكريات: بنية هارفارد لها تخزينان منفصلان & # 8230 slideshare تستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين الوظائف و الأداء ، وتزويدك بالإعلانات ذات الصلة. يمكن الوصول إلى البيانات من خلال موقع ذاكرة واحد ويمكن الوصول إلى التعليمات من خلال موقع مختلف. يتم الوصول إليها باستخدام تعليمات مختلفة. في معمارية هارفارد ، قد تختلف وسائط وشكل وطبيعة الجزأين المختلفين من النظام ، حيث يتم تمثيل النظامين بهيكلتين منفصلتين.

تحتوي البنية أيضًا على حافلات منفصلة لنقل البيانات وجلب التعليمات.

Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: Harvard computer architecture чэнь лэй (гр. ادرس المفاهيم الأساسية في تصميم أنظمة الكمبيوتر الحديثة وتنظيمها. هنا ، يستكشف الطلاب اليوم أكثر أساليب التصميم إبداعًا ، مع هيئة تدريس دولية بارزة في جميع أنحاء المجال. هندسة فون نيومان (وتسمى أيضًا معمارية برينستون) وهندسة هارفارد. مختبر الكمبيوتر Iqss هذا هو أحدث مختبر الكمبيوتر المجاور في مبنى cgis knafel ، ليس عليك حتى & # 039t & # 8230 في هندسة هارفارد قد تختلف وسائط وشكل وطبيعة الجزأين المختلفين من النظام ، حيث يتم تمثيل النظامين بهيكلين منفصلين. يصممون ركائز مادية للحساب ، ويبتكر المهندسون الكهربائيون أجهزة للاستشعار والتشغيل يتم الوصول إليها باستخدام تعليمات مختلفة هندسة هارفارد هي الهندسة المعمارية للكمبيوتر الرقمي التي يعتمد تصميمها على المفهوم حيث يوجد شارع منفصل orage وحافلات منفصلة (مسار الإشارة) للتعليمات والبيانات. هندسة هارفارد هي مصطلح لنظام الكمبيوتر الذي يحتوي على منطقتين منفصلتين للأوامر أو التعليمات والبيانات. هندسة هارفارد هي نظام كمبيوتر يحتوي على منطقتين منفصلتين للبيانات والأوامر / التعليمات.

هندسة هارفارد هي نوع من الهندسة المعمارية ، والتي تخزن البيانات والتعليمات بشكل منفصل ، وبالتالي تقسيم وحدة الذاكرة. بطاقة مثقبة بعد البطاقات المثقبة. Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: هناك نوعان من معماريات الكمبيوتر الرقمية التي تصف وظائف أنظمة الكمبيوتر وتنفيذها. هندسة هارفارد هي نظام كمبيوتر يحتوي على منطقتين منفصلتين للبيانات والأوامر / التعليمات.

John von Neumann - السيرة الذاتية والتاريخ والاختراعات من history-computer.com لا يتم فقط فصل مساحات ذاكرة البيانات والتشفير ماديًا داخل وحدة التحكم الدقيقة. العمارة التي تخزن البرامج والبيانات في ذاكرات مختلفة تسمى هندسة هارفارد ، وسوف نغطيها لاحقًا في هذا الدرس. يتم الوصول إليها باستخدام تعليمات مختلفة. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه البنية في الفصل والتخزين المادي للبيانات وإعطاء مسارات الإشارة للتعليمات والبيانات. دراسة المفاهيم الأساسية في تصميم وتنظيم أنظمة الكمبيوتر الحديثة.

يخترع مهندسو الكهرباء أجهزة الاستشعار والتشغيل

Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: 6085/1) 1 نوعان من معماريات الكمبيوتر هناك نوعان من معماريات الكمبيوتر ، والتي تختلف في طريقة الوصول إلى الذكريات: هذه هي الميزة الرئيسية لهندسة هارفارد. هندسة هارفارد هي بنية الكمبيوتر الرقمية التي يعتمد تصميمها على المفهوم حيث يوجد تخزين منفصل وحافلات منفصلة (مسار إشارة) للتعليم والبيانات. هنا ، يستكشف الطلاب اليوم & # 039 s أكثر أساليب التصميم إبداعًا ، مع هيئة تدريس دولية بارزة في جميع أنحاء المجال. أحد الأمثلة على معمارية هارفارد هو أنظمة الكمبيوتر المركزية المبكرة حيث يتم تخزين التعليمات في أحد وسائط البرمجة مثل البطاقات المثقبة والبيانات المخزنة في [وسائط البرمجة مثل الأشرطة. معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة التي تم توثيقها على أنها معمارية هارفارد هي ، في الواقع ، هندسة معمارية معدلة في هارفارد. تم تطويره بشكل أساسي للتغلب على عنق الزجاجة في عمارة فون نيومان. بشكل عام ، يتم توسيع هذا المفهوم قليلاً للسماح لأحد البنوك بالاحتفاظ بتعليمات وبيانات البرنامج ، بينما يحتفظ البنك الآخر بالبيانات فقط. إنهم يصممون ركائز مادية للحساب. كان يُعرف في البداية باسم الآلة الحاسبة التي يتم التحكم فيها تلقائيًا ولكن تمت إعادة تسميتها لاحقًا إلى harvard mark i. Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: وبالتالي ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إلى التعليمات وقراءة بيانات الكتابة في نفس الوقت.

معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة التي تم توثيقها على أنها معمارية هارفارد هي ، في الواقع ، هندسة معمارية معدلة في هارفارد. تعد بنية هارفارد المعدلة تباينًا في بنية الكمبيوتر في جامعة هارفارد ، والتي ، على عكس هندسة هارفارد الخالصة ، تسمح بالوصول إلى محتويات ذاكرة التعليمات كبيانات. في بنية هارفارد الأصلية ، يحتفظ بنك ذاكرة بتعليمات البرنامج والآخر يحتفظ بالبيانات. تحتوي البنية أيضًا على حافلات منفصلة لنقل البيانات وجلب التعليمات. أحد الأمثلة على معمارية هارفارد هو أنظمة الكمبيوتر المركزية المبكرة حيث يتم تخزين التعليمات في إحدى وسائط البرمجة مثل البطاقات المثقبة والبيانات المخزنة في [وسائط البرمجة مثل الأشرطة.

RefreshNotes: Von Neumann Vs Harvard Architecture من 3.bp.blogspot.com بشكل عام ، يتم توسيع هذا المفهوم قليلاً للسماح لأحد البنوك بالاحتفاظ بتعليمات وبيانات البرنامج ، بينما يحتفظ البنك الآخر بالبيانات فقط. هندسة هارفارد هي نظام كمبيوتر يحتوي على منطقتين منفصلتين للبيانات والأوامر / التعليمات. أسرة هالي أستاذ علوم الكمبيوتر. Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: بطاقة مثقبة بعد ذلك.

هذا يسمح لوحدة المعالجة المركزية بجلب البيانات والتعليمات في نفس الوقت.

تُستخدم هندسة هارفارد عند وجود البيانات والرمز في كتل ذاكرة مختلفة. في بنية هارفارد الأصلية ، يحتفظ بنك ذاكرة بتعليمات البرنامج والآخر يحتفظ بالبيانات. يطور علماء الكمبيوتر خوارزميات جديدة ، ويبتكرون أنظمة ونظريات جديدة تمكن الناس والمجتمع ، وتطور علم الحوسبة أثناء العمل مع المهندسين والعلماء والمجتمع. لديها تخزين بيانات محتواة بالكامل داخل وحدة المعالجة المركزية. فرصة أقل لتلف البيانات هندسة هارفارد هي مصطلح لنظام الكمبيوتر الذي يحتوي على منطقتين منفصلتين للأوامر أو التعليمات والبيانات. هندسة هارفارد هي نوع من هندسة الكمبيوتر التي تقسم ذاكرتها إلى جزأين بحيث يتم تخزين البيانات والتعليمات بشكل منفصل. أعرف عن اثنين فقط ، واحد هو فون نيومان والثاني هو هارفارد. هندسة هارفارد هي بنية الكمبيوتر الرقمية التي يعتمد تصميمها على المفهوم حيث يوجد تخزين منفصل وحافلات منفصلة (مسار إشارة) للتعليم والبيانات. & # 8226 تستخدم معظم dsps هندسة هارفارد لتدفق البيانات: فهي تصمم ركائز مادية للحساب وتوسع نظرية معالجة المعلومات. تم تطويره بشكل أساسي للتغلب على عنق الزجاجة في عمارة فون نيومان.

ويقومون بتوسيع نظرية معالجة المعلومات. تحتوي البنية أيضًا على حافلات منفصلة لنقل البيانات وجلب التعليمات. وبالتالي ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إلى التعليمات وقراءة بيانات الكتابة في نفس الوقت. دراسة المفاهيم الأساسية في تصميم وتنظيم أنظمة الكمبيوتر الحديثة. معمل الكمبيوتر Iqss ، يقع معمل الكمبيوتر الحديث هذا في الجوار في مبنى cgis knafel ، ولا يتعين عليك حتى & # 8230

بشكل عام ، يتم توسيع هذا المفهوم قليلاً للسماح لأحد البنوك بالاحتفاظ بتعليمات وبيانات البرنامج ، بينما يحتفظ البنك الآخر بالبيانات فقط. هندسة هارفارد هي بنية الكمبيوتر الرقمية التي يعتمد تصميمها على المفهوم حيث يوجد تخزين منفصل وحافلات منفصلة (مسار إشارة) للتعليم والبيانات. هناك حاجة إلى كتلة ذاكرة منفصلة للبيانات والتعليمات. وبالتالي ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إلى التعليمات وقراءة بيانات الكتابة في نفس الوقت. تمتلك هندسة هارفارد حافلتين منفصلتين للتعليم والبيانات.

المهندسين الكهربائيين يبتكرون أجهزة للاستشعار والتشغيل تسمى الهندسة المعمارية التي تخزن البرامج والبيانات في ذكريات مختلفة هندسة هارفارد ، وسوف نغطيها لاحقًا في هذا الدرس. Maxwell dworkin 141 33 oxford street cambridge ma 02138 phone: لمدة 20 عامًا عملت مع نوى هارفارد النقية ، وهي معالجات avr8 و pic18 باستخدام إجرائية خالصة c. كنت أشعر بالفضول فقط لمعرفة ما هي البنى الأخرى ومتى وأين يتم استخدامها.

يعلم هذا الكتاب كيفية بناء جهاز كمبيوتر كامل من الصفر. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه البنية في الفصل والتخزين المادي للبيانات وإعطاء مسارات الإشارة للتعليمات والبيانات. يمكن الوصول إلى البيانات من خلال موقع ذاكرة واحد ويمكن الوصول إلى التعليمات من خلال موقع مختلف. لمدة 20 عامًا ، عملت مع نوى هارفارد النقية ، وهي معالجات avr8 و pic18 باستخدام إجرائية نقية c. ويقومون بتوسيع نظرية معالجة المعلومات.

& # 8226 معظم dsps تستخدم بنية harvard لتدفق البيانات: هندسة Harvard هي بنية الكمبيوتر التي تحتوي على تخزين منفصل وحافلات منفصلة (مسار الإشارة) للتعليمات والبيانات. معمل الكمبيوتر Iqss ، يقع معمل الكمبيوتر الحديث هذا في الجوار في مبنى cgis knafel ، ولا يتعين عليك حتى & # 039t & # 8230 كان يُعرف في البداية باسم الآلة الحاسبة التي يتم التحكم فيها تلقائيًا ولكن تمت إعادة تسميتها لاحقًا إلى harvard mark i. يعطي الكمبيوتر نتائج الحساب بمساعدة أجهزة الإخراج.

أعرف عن اثنين فقط ، واحد هو فون نيومان والثاني هو هارفارد.

هندسة هارفارد هي نوع من الهندسة المعمارية ، والتي تخزن البيانات والتعليمات بشكل منفصل ، وبالتالي تقسيم وحدة الذاكرة.

Harvard architecture cpu pc data memory program memory address data address data data ir chenyang lu cse 467s 6 von neumann vs.

المصدر: image.slidesharecdn.com

أسرة هالي أستاذ علوم الكمبيوتر.

هندسة هارفارد هي نوع من هندسة الكمبيوتر التي تقسم ذاكرتها إلى جزأين بحيث يتم تخزين البيانات والتعليمات بشكل منفصل.


5 فرق كبير بين الهندسة المعمارية فون نيومان وهارفارد

عمارة فون نيومان هو تصميم كمبيوتر نظري يعتمد على مفهوم البرنامج المخزن حيث يتم تخزين البرامج والبيانات في نفس الذاكرة. صمم هذا المفهوم عالم الرياضيات جون فون نيومان في عام 1945 ويعمل حاليًا كأساس لجميع أجهزة الكمبيوتر الحديثة تقريبًا. تتكون آلة Neumann من معالج مركزي مع وحدة حسابية / منطقية ووحدة تحكم ، وذاكرة ، وتخزين كبير السعة ، ومدخلات ومخرجات.

ال هارفارد هندسة معمارية هي بنية الكمبيوتر مع مسارات تخزين وإشارات منفصلة ماديًا للتعليمات والبيانات. نشأ المصطلح من الكمبيوتر المستند إلى Harvard Mark I ، والذي قام بتخزين التعليمات على شريط مثقوب (عرض 24 بتًا) والبيانات في عدادات كهروميكانيكية. تتضمن بعض الأمثلة على معماريات جامعة هارفارد أنظمة كمبيوتر مبكرة حيث يمكن أن يكون إدخال البرمجة في أحد الوسائط ، على سبيل المثال ، البطاقات المثقبة ، ويمكن أن تكون البيانات المخزنة في وسائط أخرى ، على سبيل المثال ، عند النقر. قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر الأكثر حداثة على عمليات وحدة معالجة مركزية حديثة لكلا النظامين ، ولكن تفصل بينهما في تصميم الأجهزة.


البرنامج المؤدي إلى درجة الماجستير في الهندسة المعمارية II هو درجة ما بعد المهنية مخصصة للأفراد الذين أكملوا برنامجًا احترافيًا جامعيًا مدته خمس سنوات في الهندسة المعمارية أو ما يعادلها.

جنبًا إلى جنب مع زيارة نقاد التصميم والمنظرين من جميع أنحاء العالم ، يستكشف أعضاء هيئة التدريس والطلاب في الهندسة المعمارية مجموعة من تحقيقات التصميم ، وتوسيع المعرفة ، ومواجهة تحديات البيئة المبنية المعاصرة. يزدهر التعاون في صواني Gund Hall المميزة ، وهي خمس طبقات متواصلة من مساحة الاستوديو المفتوحة.

تدمج فلسفة القسم المتمثلة في التميز في التصميم بين التلاعب الخيالي والماهر بالشكل ، فضلاً عن القدرة على استلهام الإلهام من مجموعة واسعة من المعرفة. يشمل منهج الهندسة المعمارية استوديو التصميم ، والنظرية ، والدراسات المرئية ، والتاريخ ، والتكنولوجيا ، والممارسة المهنية ، مع التصميم باعتباره المحور الرئيسي للتعليم.

تشكل صواني استوديو Gund Hall كلا من الجوهر المادي والتربوي لتجربة GSD ، حيث تجمع الطلاب وأعضاء هيئة التدريس من جميع أقسام الهندسة المعمارية وهندسة المناظر الطبيعية والتخطيط والتصميم الحضري. يُستكمل الجو الإبداعي والتعاوني للصواني من خلال البنية التحتية للمعلومات المتقدمة في Gund Hall ، ومساحات العرض المخصب بالوسائط ، وموارد المكتبة الواسعة ، والوصول المفتوح إلى تقنيات التصنيع ، مما يمكّن طلاب الهندسة المعمارية من تطوير الأفكار ومناقشتها وتبادلها وتجسيدها من خلال خطة شاملة. مجموعة من المنصات والوسائط. يتم إثراء تجربة الطلاب بشكل أكبر من خلال المحاضرات الشهيرة في المدرسة وسلسلة البرامج العامة والمعارض والمنشورات ، بالإضافة إلى الموارد المتاحة عبر جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا القريب (MIT). يتم دمج الطلاب في قسم الهندسة المعمارية في شبكة نشطة من المصممين المعترف بهم دوليًا ، المكرسين لتلبية الاحتياجات المتغيرة للعالم الحديث.

مع ظهور طرق جديدة للتفكير في مهنة الهندسة المعمارية ، يزداد المجال تعقيدًا ويتطلب تقنيات جديدة للبحث والتصميم. على مدى أجيال ، قامت GSD بتعليم الأفراد الملتزمين الذين تولى أدوارًا قيادية في تشكيل البيئة المبنية. يواصل خريجو الهندسة المعمارية اليوم و # 8217 هذا التقليد من خلال ريادة مناهج التصميم الجديدة للتحديات التي يفرضها المجتمع المعاصر.


هندسة هارفارد: كيف فصلت جامعة هارفارد بين البيانات والتعليمات؟ - تاريخ


إن كلا من Harvard Mark I و ENIAC كلاهما حاسوبان تاريخيان كانا يعنيان الكثير للتطور في مجال الكمبيوتر. فيما يلي تفكيك للآلات ومخترعيها.

يُقال إن Harvard Mark I ، والمعروف أيضًا باسم حاسبة IBM Automatic Secuence التي يتم التحكم فيها عن بُعد ، هو نصب تذكاري في تطوير فن الحوسبة. يمثل Mark I بداية عصر الحوسبة الحديثة و "حلم باباج يتحقق".


"لا تقلق من أن يسرق الناس أفكارك. إذا كانت أفكارك جيدة ، فسيتعين عليك أن تصطادها في حناجر الناس."
- هوارد أيكن

ولد هوارد هاثاواي أيكن ، مخترع جامعة هارفارد مارك الأول ، عام 1901 في نيو جيرسي بالولايات المتحدة الأمريكية. لقد كان رجلًا عملاقًا في المظهر الجسدي والعقل. لقد حكم على الناس على الفور بمجرد النظر إليهم. لقد كان متطرفًا: على مقياس من 1 إلى 10 ، ستكون إما 0 أو 11. غالبًا ما تسببت إرادته القوية وعقله الأصلي في حدوث صراعات خلال مسيرته المهنية. كان يبلغ طوله ستة أقدام وقيل إن لديه حواجب شيطانية.

تلقى أيكن تعليمه في نظام المدارس العامة. طوال فترة المدرسة والجامعة ، كان يعمل بدوام كامل من أجل إعالة أسرته. حصل على درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية من جامعة ويسكونسن وعمل مهندسًا كهربائيًا ناجحًا لمدة عشر سنوات قبل أن يقرر العودة إلى الجامعة لمزيد من التدريب في مجال العلوم. التحق ببرنامج الدراسات العليا للفيزياء عام 1931 في جامعة هارفارد. كان أيكن مشاركًا في مجموعة علمية صغيرة ، حيث كان مهتمًا بشكل أساسي بالأنابيب المفرغة.

بالنسبة لورقة الطبيب الخاصة به ، أعاد بحث التوصيلية في شحنة الفضاء والتي تضمنت الحساب باستخدام المعادلات التفاضلية التي اعتقد ببساطة أنها تستغرق وقتًا طويلاً بحيث لا يمكن حسابها يدويًا ، ورأى آلة يمكنها القيام بكل هذا. بدأ الرسم على آلة وكان مهتمًا في المقام الأول بالمنطق والعمارة العامة للآلة بدلاً من التكنولوجيا التي تنطوي على اختيار المكونات. تعتمد مكونات الماكينة على رغبة الشركة في تمويل المشروع. تحول Aiken أولاً إلى أجهزة Monroe وبعد رفضه ، ذهب إلى شركة IBM التي وافقت على بناء ما كان يسمى آنذاك IBM ASCC (حاسبة التحكم في التسلسل التلقائي).

تم بناء الآلة بموجب هذا بمكونات كهرومغناطيسية بدلاً من استخدام نظام كهربائي. قال أيكن إن الأمر يتعلق فقط بالمال والشركة التي كانت على استعداد لدفع الفاتورة ، لكنه اعترف في نفس الوقت أنه من وجهة نظره ، كانت الأنابيب المفرغة غير موثوقة وكان يفضل المرحلات الأبطأ والأكثر موثوقية.

تم بناء Mark I بين عامي 1939 و 1944 في مختبرات IBM بواسطة أجزاء IBM الموجودة بالفعل بالإضافة إلى أجزاء خاصة تم إنشاؤها للجهاز. نشأت الخلافات بين أيكن / هارفارد من جهة وشركة آي بي إم من جهة أخرى بشأن من كان حقًا مخترع مارك الأول.

كان رد الفعل من بقية العالم رائعًا عندما تم تقديمه في عام 1944 للجمهور والبحرية الأمريكية وخلال فترة الحرب من 1944 إلى 1945 ، ركضت مارك تقريبًا دون توقف للبحرية الأمريكية ، وتناولت المشكلات المرتبطة المجالات المغناطيسية: حماية السفن من التدمير بفعل الألغام المغناطيسية ، واستخدام الرادار وتصميمه.

في زمن أيكن ، لم يكن عمل باباج معروفًا بشكل كبير ، لكن أيكن كان مدركًا جيدًا ومستوحى منه. هناك العديد من الاختلافات بين آلات Mark I و Babbage ، لكن الاختلاف الوحيد الذي كان مهمًا بالنسبة لـ Aiken هو أنه يعمل. بالنسبة له ، كان حلم Baggage يتحقق. كان مارك الأول من حيث الهندسة المعمارية ، ويقال إنه يقع بين محرك الاختلاف في باباج والمحرك التحليلي.

لدى Aiken ثلاث طرق مختلفة لادعاء الشهرة:
- مرقس 1 ، مرقس 2 ، 3 ، 4 مع طرق التحليل العددي
- إنشاء المدرسة الرائدة لعلوم الكمبيوتر المتقدمة
- محاضرات ومقالات خاصة من مؤتمرات الكمبيوتر التي عقدت في السنوات التي تلت الحرب العالمية الثانية. من خلال هذه ، نشر Aiken الاهتمام بعلوم الكمبيوتر

تمت مكافأة أيكن على وظيفته بالعديد من شهادات الدكتوراه الفخرية والميداليات والعضويات في الجمعيات العلمية المهمة في جميع أنحاء العالم.

على الرغم من أن مارك قصدت الكثير للتطور في علوم الكمبيوتر ، إلا أنه لم يتم التعرف عليه كثيرًا اليوم. يمكن للمرء أن يتساءل لماذا السبب في ذلك هو حقيقة أن Mark I (وكذلك Mark II) لم يكن إلكترونيًا - لقد كان كهرومغناطيسيًا. ولماذا كان ذلك؟ أوضح أيكن ذاتيًا "لم يكن لدي أبدًا أي فكرة مسبقة حول نوع المكونات التي يجب أن تستخدمها لبناء آلة حوسبة: ميكانيكية ، أو مرحلات ، أو فراغ ، أو ماذا. كان الشيء الذي يجب فعله هو إنشاء الآلة وتشغيلها بحيث تصنع أعداد."


هارفارد مارك الأول

كان Mark I فخمًا في الحجم ، حيث يبلغ ارتفاعه 8 أقدام وطوله 51 قدمًا وعمقه ثلاثة أقدام. كان يزن 5 أطنان ، ويستخدم 530 ميلاً من الأسلاك و 730 ألف قطعة منفصلة. تم تشغيل هذه الأجزاء ومزامنتها بواسطة عمود دوران أفقي طويل. يقود محرك بقوة أربعة أحصنة الأجزاء الميكانيكية. كان هناك 2200 عجلة مضادة و 3300 مكون مرحل. كان أيكن مهتمًا بشكل كبير بمظهر الماكينة ، ووقت الحرب المضطرب ونقص المواد ، وكان مارك الأول مغطى بالفولاذ والزجاج. كان Mark I جهازًا مرنًا للغاية ، على الرغم من أنه لم يكن آليًا كما يوحي اسمه الأصلي ، بينما كان يجب ضبط جزء كبير من تشغيله يدويًا.

كان Mark I ، بالمصطلحات الحديثة ، آلة حاسبة متوازية متزامنة بطول كلمة 24 23 رقمًا عشريًا وعلامة واحدة. يتم إجراء الحسابات بشكل عشري مع فاصلة عشرية ثابتة.

تتكون وحدة تشغيل الماكينة من 72 سجلاً تسمى المجمعات. يحتوي كل مجمع على 24 مفتاحًا كهرومغناطيسيًا دوارًا ، متصل بشكل فردي عن طريق القابض بعمود محرك ، والذي بواسطته يتم تخزين معلومات الوحدات العشرية وحملها وتوقيتها. يوفر هذا رقمًا مكونًا من 23 رقمًا بالإضافة إلى علامة. المجمعات عبارة عن آلات جمع وطرح كاملة وتعمل كجهاز تخزين أو ذاكرة. لا يوجد فصل واضح بين وظائف التخزين والوظائف الحسابية. بعض المجمعات مخصصة لوظيفة خاصة ، مثل المجمع 70 الذي يتعامل مع القيمة المطلقة للكمية ، أو المجمع 70 الذي يمكنه زيادة كمية البيانات المراد تخزينها (على حساب الدقة) ، أو المجمع 72 الذي هو تلقائي تحقق العداد.


الجمع مع الحمل ، على سبيل المثال:

& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3279
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 8935 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbspيضيف
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 4 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp إضافة وحدات أرقام
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp حمل
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 14 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp إضافة عشرات الأرقام
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp حمل
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 214 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp إضافة آلاف الأرقام
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp حمل
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2214 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp إضافة عشرة آلاف رقم
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp حمل
& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 12214 & nbsp & nbsp & nbsp & nbspالجواب النهائي


من الواضح أن مارك الأول يفضل الجمع (والطرح) للعمليات الحسابية الأساسية الثلاث الأخرى. هناك 72 مكانًا حيث يمكن إجراء الجمع ، ولكن مكان واحد فقط للضرب. يعتمد ذلك على حقيقة كيفية إنشاء قارئ بطاقة IBM ، ولكن على ما يبدو أيضًا بسبب الإضافة التي أحبها Aiken.

تهتم الأجهزة المنفصلة بالضرب والقسمة. يتضمن الضرب الفعلي الجمع المتعدد عن طريق سحب العديد من مضاعفات المضاعف كما هو موضح بواسطة المضاعف ، ثم جمعها معًا. القسمة من ناحية أخرى ، هي عمليات طرح متعددة.

كان هناك 60 سجلاً ثابتًا يتكون من مفاتيح دوارة ذات 10 مواضع يمكن فيها تعيين أرقام موقعة مكونة من 23 رقمًا أو استرجاعها من خلال الحساب. تتوافق هذه السجلات مع ما نسميه ROM القابل للبرمجة ، لكن ذاكرة القراءة فقط الخاصة بـ Mark I لا يمكن مقارنتها بأجهزة الكمبيوتر الحديثة وبرامج التخزين ، ولكنها بسيطة مزودة بثوابت رقمية. يحتوي كل سجل على 24 مفتاحًا للطلب يناظر 24 رقمًا. كل سجل يحتوي على رقم يستخدم لتحديد المكان الذي يجب أن تذهب إليه التعليمات. نظرًا لأنه من السهل أن يتم تعيين swithes بشكل خاطئ ، فإن المزيد من الوسائل المفضلة لإدخال البيانات جاءت من خلال البطاقات المثقبة أو أشرطة القيمة.

هناك محتويات من أقسام الإدخال تمت قراءتها من خلال أربعة قارئات أشرطة ، حيث تم استخدام أحدها لتغذية الآلة بالتعليمات. الثلاثة الأخرى عقدت جدول وظائف ويمكن أن توفر القيم. نفذت البرامج المخزنة داخليًا عمليات تتضمن الجيب واللوغاريتمات والأسية والقوى. دخلت البرامج إلى الجهاز من خلال البطاقات المثقبة. تمت البرمجة من خلال وصف المشكلة أولاً من حيث الخطوات الرياضية ثم الرجوع إلى "كتاب الشفرات" لترجمتها إلى تعليمات الآلة. كان جزء البرمجة مشابهًا لما نعرفه بالبرمجة في لغة الآلة.

على الرغم من أن Mark I كان أسرع من استخدام طرق الحساب الأخرى في ذلك الوقت ، إلا أنه كان بطيئًا جدًا مقارنةً بـ ENIAC على سبيل المثال. فيما يلي جدول زمني للعمليات المختلفة:

عمليةثوانيدورات
إضافة0.31
الطرح0.31
عمليه الضرب6.020
قسم11.438
لوغاريتم68.4228
الخطيئة (x)60.0199

ENIAC تعني التكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر و wab الذي تم طرحه للجمهور في 14 فبراير 1946 في كلية مور للهندسة الكهربائية في جامعة بنسلفانيا. في الذكرى الخمسين لتأسيسها ، في عام 1996 ، تم إنشاء ENIAC جديدة وحديثة ، وهي شريحة صغيرة من السيليكون بسمك 7.4 * 5.3 ملم مربعة والتي كانت تعمل تمامًا مثل 18000 أنبوب مفرغ و 30 طنًا ثقيلًا من ENIAC. أراد المرء أن يوضح الطريقة الدراماتيكية لما تقدم به التطور. تم إنتاج الرقاقة باستخدام تقنية VLSI / CMOS. الأنابيب المفرغة المستخدمة في ENIAC موجودة على الشريحة التي تم استبدالها بالترانزستورات.

تم بناء ENIAC بين يوليو 1943 ونوفمبر 1945 ونفذته إدارة الذخائر الأمريكية التابعة لوزارة الحرب وتكلف حوالي 468000 دولار. كان الهدف هو جعل ENIAC مرنة قدر الإمكان لتكون بمثابة آلة متعددة الأغراض. That means it could not only perform numerical operations, but also store and retrive results and "perform these operations consecutively or concurrently, with automatic transfer from one step to the next. ENIAC was U-shaped, 2.7 meters high and taking up an area of 10 times 17 meters. It consisted of 40 panels, 3 portable function tables, a card reader and a card punch.The inventors, J. Presper Eckert and John W. Mauchly, were well familiar with desktop calculators.


J. Prespert Eckert                                   John W. Mauchly

ENIAC was the fastest and largest machine of its time. One great concern was also about constructing it so that the results would bbe highly reliable. ENIAC failed only two or three times a week a number that pleased even the most skeptics. The faults that were made, was found through special testing functions and it only slowed down the function a few hours per week.

When it was presented to the public in 1946, it made great impact in the world of scientific, military and industrial, mostly because its speed. Addition or subtraction of two ten-digit numbers could be done at the rate of 5000 per sedcond. This was 1000 times faster than any other machine of that time with the same accurancy.

ENIAC could of course perform addition, subraction, multiplication, division and square-roots, but more importantly, it could storeresults and communicate between units of the machine and even more, execute nested loops and conditional branching.

So in many ways, it could appear as the ENIAC is similar to modern computers. However, ENIAC was not able to store programs. Every program had to be set up locally on the various units of the machine by setting switches and connecting units via program trunks (will be explained later). This set-up, that had to be made manually, was naturally extremely time consuming. It was even then considered a down-side, but as ENIAC was inteded to work, it was to perform highly repetitive computations using the same set-up.


ENIAC

One could see the machine as consisting of five parts: arithmetic, global control units, memory, I/O units and busses.


Schematical Functional Diagram

Arithmetic units: high-speed multipliplier (dedicated hardware: multiplication function tables) and a combinated divider/square-rooter.

Master programmer: used for coordinating the operations of the accumulators and execution of sequenced operations and nested loops.

ROM: fast-programmable, provided by three function tables.

Constant transmitter: together with a card reader works as the external input device.

Global Control Units: include Initiating and Cycling units that master all other operations, initiates computations through providing digits and programs and resets pulses.

The ENIAC is an accumulator-based computer, that is the the main arithmetic and data storage units are accumulators. It consists of arithmetic, local control and I/O circuits. The arithmetic unit receives a signed 10-digit number and adds this to a number that already is stored. When a decade counter overflows, a carry-over digit is generated and passed on to the next decade on its left. I also has a binary counter that works as a sign informator. Each accumulator has a control unit that consits of twelve program controls that tell which operation that is to be performed. That is, twelve separate operations cad be performed simultaneously. Eight of these can be set on repeat up to nine times during the course of a program. The program controls are just simple switches set by the user. Each accumulator has a data I/O block which receives or transmits decimal numbers over a bus through five input ports (labeled alpha through epsilon) and two output terminals, an A-port, that transmits the number stored in the accumulator, and an S-port that transmits the 10's complement of the stored number.


Accumulator in the ENIAC


Number Representation

When constructing the ENIAC, one decieded to use the decimal system and have a maximum width of 20 digits (but number can be twice as large by connecting two accumulators together). The decimal system was chosen because the number of vacuum tubes needed would be considerable smaller. For example, when transmitting a 10-digit number over a decade counter with carry-over capacity, 280 vacuum tubes were needed in the decimal system, in comparison to 450 when using binary numbers.


A programmer changing a vaccuum tube

The 10's complement is used for representation of negative numbers. It is obtained by subtracting each number in the digit from 9, and then adding a 1 to the final answer. Also the 9's complement was considered, but it was found that the 10's complement would give higher accuracy when it came to rounding off a number.

It is possible to use fewer numbers than 10 when disired by simply setting the least significant number to a 5.

The method of transmitting numbers used is serial pulses. It was faster and required fewer vacuum tubes than when using a static system (stead-state signals).
Transmitting a number uses a decade counter. A picture is shown below. I will try to make an example in order to explain how the transmission functions. We want to transmit the digit "4". The digit 4 is represented by a 1 in the fifth flip-flop from the left. All other flip-flops are zeros. The values in a flip-flop is shifted one step right for every pulse coming in as an input. During the transmission of a number, 10 consecutive pulses, in the ENIAC called 10P-pulses are used to shift the decade counter one lap around to get back to where it started. This pulse is supplied by the cycling unit. When the 10P-pulse has pushed our 1 to the last stage, at the falling edge, the decade gate is opened, which opens the "Add" gate (normally closed). The "Subtract" gate which is normally open will be transmitting a series of 9P-pulses. But as the Add gate opens, the remainds of the 9P-pulses will instead be transmitted on this gate. That is, in our example, five pulses are transmitted over the Subtract gate and the four remaining pulses of the 9P-pulse over the Add gate. Now the number "4" coming out from the Add outout can be stored, or if disired, the complement throung the Subtract out. However, this was the 9's complement that the receiving accumulator transforms to the 10's complement though adding an 1'P-pulse. It should be marked that the 10P-pulse is ignored on the receiving end.


Pulse transmission in the ENIAC

Some of the operetions performed by the ENIAC, for example addition, is built into the hardware, whereas others require several steps and units. A table of computation and following times is presented below:

نوععمليةوصفCycles
Arithmeticيضيف 1
Subtract 1
Multiply10-digit by p-digitp+4
يقسمQuotient of p digits13(p+1)
Square-rootResult of p digits13(p+1)
MemoryWrite to registerStore in accumulator1
Read from registerLoad from accumuator1
Read from tableNormal or complementr+4
مراقبةFor-loopNested loopsDepending on operation
If. then. elseBased on decrimination
I/ORead from external memoryPunch card reader/constant62 ms/10-dig number
Print resultطابعة75 ms/10-dig

The difference between programming the ENIAC in comparison to modern, strore-program computers is great. Programming the ENIAC goes through the following steps:

1) Formulate the problem in terms of mathematical equations.
2) Break the equations down to mathematical operations that the ENIAC is capable to perform.
3) Plan for the storage of numerical data.
4) For each arithmetical operation, set up a program control and make connections between the involved units and I/O.
5) Tie the involved program steps together into a sequential program.
An example taken from The ENIAC: History, Operation and Reconstruction in VLSI (Jan Van der Spiegel et al.) follows.


Image illustrationg the steps above

Say that we want to have a program that adds two numbers together, using three accumulators. Accumulator 4 stores some numbers, accumulator 5 stores the number b, and accumulator c stores a number c. We want that the program first should calculate (a-b) and store it accumulator 4, then (c+2b+359) and store it accumulator 6, and also increase accumulator 5 by 359. Assume that a,b and c already are present in the accumulators.

What will happen? Accumulator 5 needs to transmit the number b to accumulator 4, which is done on Program control 1 (on accumulator 4) by setting the Operation switch to alpha (input port alpha on accumulator 4 will receive the digit). A cable connects the alpha port to a digit trunk, let us call it trunk I.

Accumulator 5 must transmit the digit in two ways: once "normal" as it is stored and once as its complement. This is done by using a Repeat program control, which is set to 2. The Operation switch needs to be set to AS so that numbers of both signs can be transmitted. The "S"-output (subraction) on accumulator 5 must be connected to the digit trunk I.

Next, the accumulator 6 must receive the number b (from accumulator 5) twice, which is done by setting the Repeat switch of program control 5 on accumulator 6 to 2. An input port on accumulator 6 needs to be connected to the "A"-output (addition) through a digit trunk II.

The number 359 (or of course any other number) will come from a card reader to accumulator 5 and 6 through the Constant Transmitter. On accumulator 5, we use program control 6 and on accumulator 6 program control 1. The Constant Transmitter's output needs to be connected to the input terminals alpha and beta on accumulator 5 and 6 respectively over digit trunk III.

Then we must set up so that the sequence can be initialized, that is, we must connect input and output terminals in a proper way. The start pulse from the initializing unit's output through a Program trunk A, is (through a line A-1) connected to the input terminal of program control 1 of accumulator 4, and to the program input terminal 5 of accumulator 5 and 6. When accumulator 5 has transmitted its number twice, it will generate an output pulse on on program control 5, which needs to be connected to the program input terminals of control 1 of accumulator 6 and to control 6 of accumulator 5 (that is, where the number 359 comes in), as well as to the program input terminal of the Constant Transmitter.

After receiving the initializing pulse, the three accumulators start to work in parallel. After one addition cycle, accumulator 4 will store the number (a-b) and then stop, while the other accumulators will continue to transmit and receive digits. After the next cycle, accumulator 6 stores the number (c+2 b) and accumulator 5 generates the pulse that initializes the transmission from the Constant Transmitter to accumulator 5 and 6. Then the output terminal of program control 6 of accumulator 5 will generate a program pulse that can be used to initialize more operations of the ENIAC, or the machine will stop.

There are two types of control units, initiating unit and and cycling unit. The task of the initiating unit is to turn the power on and off and to initiate computation and clearing. The cycling unit provides the basic signals to the other units which makes them to transmit numbers. The cycling unit provides for the user to choose between to dubugging modes: "Addition Mode" or "Pulse Mode". The difference between the two is that when Addition Mode is chosen, ENIAC goes through a whole addition cycle and with Pulse Mode, the machine produces one pulse at a time. The cycling unit can generate 10 different types of pulse trains that govern the transmission and generation of numbers, program control, number correction and decade flip-flop reset. These pulses can be combined in order to form any number between 0 and 9.

An accumulator in the ENIAC works as an ALU plus a register in a modern microprocessor. The accumulator can be divided into the arithmetic/storage unit and the program control unit. The arithmetic unit consits of ten wood-like slabs. Each slab's function is to represent a digit, which is indicated by the position of the neon bulb in one of the ten stages connected serially. The decade counter on an accumulator is a walking-one ring-counter. The decade counter receives its input from one of five input channels (alpha through epsilon) and the numbers are transmitted through two output channels: A (Add) and S (Subtract). What the accumulator performs is depending on program settings.

On the Program Control Unit, there are Operation switches which determine which one of the five operations one wants the accumulator to perform. The five tasks are transmit additively (A), transmit subtractively (S), transmit both A and S (AS), receive on one of the five ports, or do nothing (O). There are twelve Operation switches and each one is linked to a program input terminal. Eight of these twelve can be set in Repeat mode, which performs the task repeatedly up to nine times. A clear-correct switch makes up for the dropped unit pulse in the complement when performin operations that involve shifting (multiplication, division, square-rooting). On the accumulator there is a switch which can be set to the disired number of digits in use for an operation. Condition branching (if. then. else) is taken care of the accumulator as follows. Let us assume that if xis less than b, then one program should be run, otherwise another program. This is done by checking the sign of x-b. Through a sign lead (PM), the output from A and S can stimulate the different programs.

The task of the Master Programmer is to coordinate between the operations of 20 accumulators and to simplify looping. The Master Programmer consists of two panels that have 10 pulse-counting channels, five on each panel. A unit of the Master Programmer has ten decade counters and five 6-stage stepper counters. The stepper counter is set to how many times one wish to perform for example an addition before going on to the next stage and uses the decade counters.

- High Speed multiplier

Because of multiplication is a usual operation, there is a special hardware taking care of the operation. It is used to multiply two signed, ten-digit numbers. In its operation, it normally uses four accumulators. Two of tese are used for storing the multiplier (`Ier) and the multiplicand (`Icand). The multiplicand is multiplied by consecutives of the multiplier and partial products are thereby produced. Multiplication of a ten-digit number with a p-digit number takes (p+4) addition times. The high-speed multiplier consists of large tables that map digits of the `Ier to digits of the `Icand.

The multiplier has 24 Program Controls which makes it possible to perform 24 different types of multiplications during one program. Each program control consists of a tranceiver with in- and output terminals for program pulses.

This unit controls accumulators to perform the actual operations involved. It uses four accumulators, one for the numerator, one for the denominator, one for the quotient and one for shifting. The operation involvs set-up, calculation, round-off and interlock and clearing.

Division is made based on a division algorithm which involves repeated additions and subtractions. When the numerator and denominator have the same sign, the latter is subtracted for the other until a sign change takes place. Is the sign different is it instead added. Every subtraction causes an increment in a decade of the quotient accumulator. The place in which the sign change takes place is moved one step further right for every sign change.

For example, if the two numbers are both positive, the quotient accumulator holds the number of times that the content of the denominator accumulator can be subtracted from the numerator accumulator in order to cause a sign change, plus one. Then this digit must be shifted left one step, and the next digit in the result can be calculated in the same way keeping track of the decade. This can be repeated as long as desired.

The square-root calculation is based on the fact that the square of an interger a is the sum of the first a odd integers. As in division, square-rooting involves subtacting and addition, sign changes and shifting.

The function tables can be viewed as what in modern computers are programmable ROM. Memory was very expensive and consisted in the ENIAC of internal and external storage. The internal memory consists of the decade counters in the accumulators and of three function tables. External memory is punch cards used together with the constant transmitter.

The function tables are used when solving differece equations, which involves multiplying coefficients to variable values. These constants are looked up by the function tables. The function table works as an array of signed 10-digit numbers of length 104. The values of the numbers can be set on a panel of switches. There are many settable switches and terminals on the units of the function table where the operations are mastered and for argument input and function output.

The external devices of the ENIAC are the IBM card reader and the Constant Transmitter. Just as external devices are today, the constant transmitter is a mix of electronic and mechanichal components. The IBM card reader reads values used to set switches from punch cards and supplices this information to the constant transmitter. An punch card can store 80 digits and is read by the speed 120 to 160 per minutes. This value is slower than the speed of which the ENIAC performs calculations, but as the ENIAC is constructed to solve problems involving many iteration, it is not a major problem. The constant transmitter has switches associated with tranceivers with input and output ports communicating with the rest of the units if the ENIAC. The card reader can either be activated by a pulse from the Initiation Unit, or mechanically by pressing a button.

Neon tubes on the ENIAC display the numbers stored in each accumulator which makes it possible for an observer to follow an operation taking place within the machine as he or she sees the digits "rushing by". This is a great help in order to identifying unit of the ENIAC is not working correctly when the machine is set in a debugging mode.

Hopefully, from this essay it's understood the function and importance of these two historical computers and their inventors. For further reading, please consult the below sources.


RISC architecture and instruction architecture

RISC stands for Reduced Instruction Set Computer and is a type of architectural processor design strategy. “Architecture” refers to the way a processor is planned and built and can refer to either the hardware or the software that is closest to the silicon on which it runs. An Instruction Set Architecture (ISA) specifies the basic software (instruction set) for an architecture. A common question might be: “What is the ISA for that computer/tablet/smartwatch?” with a response of something like, “It has an ARM Cortex-M8 core CPU.” (Core means the processor engine only, e.g., no peripherals. ARM Holdings, Inc., holds an acronym that stands for Acorn RISC Machines.) The ISA provides functions to a higher layer of software above it.

The hardware architecture of a computer requires code that breaks instructions down into 0s and 1s that the machine can understand also known as machine code. Processor architectures can be quite different, and the ISA software will reflect that. The difference between architectures can be found in how tasks are completed, such as how a specific architecture handles registers, interrupts, memory addressing, external inputs and outputs, and so forth.

In other words, machine code for one architecture will not work on another. For example, a desktop version of Windows will not run on a smartphone, since the architectures are different. (Although Microsoft seems to be encouraging an eventual merging to a single OS for desktops, laptops, and tablets, starting with the introduction of Windows 8.) Several types of processor architectures and corresponding ISAs exist. Some examples of RISC processor architectures are the ARM, MIPS, SPARC, and PowerPC.

In a different camp is the Complex Instruction Set Computing (CISC) architecture, which preceded RISC. As the name implies, with the CISC architecture a single instruction can execute several operations in one clock cycle. The original goal of CISC was to produce fewer lines of assembly code. The x86 is a CISC-based architecture. One advantage of CISC is in using C code. All other things being equal, C code translates to more lines of RISC assembly code than does CISC. Therefore, x86 is more efficient with respect to the use of C code.

However, the RISC architecture was developed with an eye to reducing complexity by using a simpler instruction set on processors that clock fewer cycles per second. RISC is a Von Neumann type architecture. Von Neumann architectures can be categorized as the type that reads and executes one instruction at a time, which makes it possible to set up a predictable “pipeline” of instructions (or bottleneck, depending on your point of view). Pipelining makes it easy for processing in parallel, e.g., multicore processing. Early on, RISC found a place in embedded processors due to an instruction set that did not take up much space, its real-time processing capability, and low power consumption. The disadvantage for RISC was a lack of software to run on the RISC instruction set the market simply was not there, so RISC suffered a lack of mainstream commercial adoption.

Today’s processors are highly integrated and faster, such that RISC instruction sets are becoming more complex so as to take advantage of improved technology. In fact, RISC and CISC instruction sets are becoming more alike than not as advances begin to blur the delineation between the two. Nevertheless, it’s a good idea to know the history behind the architectures, why they were created, and how they evolved.


Immediate Access Store

This is commonly referred to as the Random Access Memory (RAM) or Main Memory. It stores both instructions and data. Before Von Neumann, computers used to divide memory into instructions memory and data memory, which made it complex. Von Neumann discovered that there’s no difference between the nature of an instruction and the nature of data.
Buses which allow the movement of instructions and data between different parts of the computer is called a data bus. Buses that detect locations in memory is called an address bus.


شاهد الفيديو: هندسة الحواسيب - التحكم الآلي - الأتمتة أسماء المواد - المزايا والسلبيات - فرص العمل - الماجسيترات


تعليقات:

  1. Pell

    عزيزي الاحترام

  2. Ahmik

    أنصحك بزيارة الموقع ، حيث يوجد الكثير من المعلومات حول الموضوع الذي يهمك. لن أشفق عليك.

  3. Earwine

    يحدث ذلك. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع. هنا أو في PM.

  4. Cliffton

    أنصحك أن تأتي على موقع ، مع معلومات كبيرة حول موضوع مثير للاهتمام لك. هناك أنت بكل الوسائل ستجد كل شيء.



اكتب رسالة