EDVAC에 관한 보고서 초안
First Draft of a Report on the EDVACEDVAC에 관한 보고서의 초안(일반적으로 초안이라고 줄임말)은 John von Neumann에 의해 작성되어 1945년 6월 30일 기밀 ENIAC 프로젝트의 보안 책임자 Herman Goldstine에 의해 배포된 101페이지 분량의 불완전한 문서이다.그것은 이론적으로 폰 노이만 아키텍처로 알려지게 된 스토어드 프로그램 개념을 사용한 컴퓨터의 논리 설계에 대한 첫 번째 공개된 설명을 포함하고 있다.
역사
폰 노이만은 뉴멕시코주 로스앨러모스로 기차로 출퇴근하면서 손으로 보고서를 작성한 뒤 필라델피아로 직접 편지를 보냈다.골드스타인이 보고서를 타이핑해서 복사하게 했어요활자화된 보고서의 날짜는 6월 30일이지만, 초안 24부는 5일 전인 6월 25일에 EDVAC 프로젝트와 밀접한 관련이 있는 사람들에게 배포되었다.이 보고서에 대한 관심이 전 세계로 보내졌다; 케임브리지 대학의 모리스 윌크스는 1946년 여름 무어 학교 강의를 위해 미국으로 여행하기로 결정한 동기로 이 보고서의 내용에 대한 그의 흥분을 꼽았다.
개요
Von Neumann은 "초고속 자동 디지털 컴퓨팅 시스템"의 상세한 설계를 설명합니다.그는 이를 중앙 연산부, CA, 중앙 제어부, CC, 메모리, M, 입력, I, 출력, O 및 (느린) 외부 메모리, R(펀치 카드, 텔레타이프 테이프, 마그네틱 와이어 또는 스틸 테이프 등)의 6개의 주요 부분으로 나눕니다.
CA는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 및 제곱근을 수행합니다.로그 및 삼각함수와 같은 다른 수학적 연산은 테이블 룩업 및 보간(아마도 2차수)을 사용하여 수행되어야 합니다.그는 곱셈과 나눗셈은 로그 표로 할 수 있지만 표를 충분히 작게 유지하려면 보간법이 필요하며 이는 아마도 덜 정확하지만 곱셈이 필요할 것이라고 지적한다.
숫자는 이진법으로 표시되어야 한다.그는 27자리 이진수(1948년 Claude Shannon에 의해 만들어진 "비트"라는 용어를 사용하지 않음)로 충분하다고 추정하지만(소수점 8자리 정확도를 산출함), 기호 비트와 숫자를 순서와 구별하기 위한 비트를 사용하여 30비트 숫자로 반올림하여 32비트 단어를 마이너 사이클이라고 부릅니다.뺄셈을 단순하게 하는 2의 보연산을 사용한다.곱셈과 나눗셈의 경우, 그는 부호 비트 뒤에 이진점을 배치할 것을 제안합니다. 즉, 모든 숫자는 -1과 +1 사이로 처리되므로 계산 문제는 그에 따라 조정되어야 합니다.
회로 설계
진공관은 릴레이가 10밀리초에 비해 1마이크로초에 작동하기 때문에 릴레이가 아닌 진공관을 사용해야 한다.
Von Neumann은 중복 작업을 통해 성능을 개선하려는 시도를 피하면서 컴퓨터를 가능한 한 단순하게 유지할 것을 제안한다(5.6항).산술 연산은 한 번에 한 자리씩 2진수씩 수행되어야 합니다.그는 두 자리 숫자를 더하면 1마이크로초가 걸리기 때문에 30비트의 곱셈에는 약 30마이크로초2 또는 약 1밀리초가 걸릴 것으로 예측하고 있습니다.이는 당시 사용 가능한 컴퓨팅 디바이스보다 훨씬 빠른 속도입니다.
폰 노이만의 디자인은 생물학적 뉴런을 [1][2]모델로 하는 "E 요소"라고 불리는 것을 사용하여 만들어졌지만, 그는 진공관 한두 개를 사용하여 만들 수 있다고 말한다.현대 용어에서 그의 가장 간단한 E 요소는 하나의 입력이 반전된 2입력 AND 게이트입니다(금지 입력).입력 수가 많은 E 소자는 (유일한) 금지 라인이 펄스를 일으키지 않는 한, 관련된 임계값을 가지며 양의 입력 신호의 수가 임계값에 도달하거나 초과할 때 출력을 생성합니다.그는 입력량이 많은 E 소자는 가장 간단한 버전부터 구성할 수 있지만, 필요한 튜브가 적기 때문에 진공관 회로로 직접 구축할 것을 제안합니다.
이러한 E 요소로부터 보다 복잡한 기능 블록을 구축할 수 있습니다.그는 이러한 E소자를 사용하여 더하기, 빼기, 곱하기, 나누기 및 제곱근뿐만 아니라 두 개의 상태 메모리 블록과 제어 회로를 만드는 방법을 보여줍니다.그는 부울 논리 용어를 사용하지 않는다.
회로는 진공 튜브 발진기에서 파생된 마스터 시스템 클럭과 동기화되어야 하며, 수정으로 제어될 수 있습니다.그의 논리 다이어그램에는 단위 시간 지연을 나타내는 화살촉 기호가 포함되어 있습니다. 시간 지연은 동기 설계에서 설명되어야 하기 때문입니다.그는 1마이크로초에 전기 펄스가 300미터 움직이기 때문에 클럭 속도가 훨씬 빨라질 때까지(예: 10사이클8/초(100MHz) 와이어 길이가 문제가 되지 않는다고 지적합니다.
에러 검출과 수정의 필요성은 언급되어 있지만, 상세한 것은 아닙니다.
메모리 설계
주요 설계 개념은 명확하게 설명되고 나중에 Von Neumann 아키텍처로 명명된 것으로 숫자(데이터)와 순서(명령)를 모두 포함하는 균일한 메모리입니다.
"디바이스에는 상당한 메모리가 필요합니다.이 메모리의 다양한 부분이 그 성격과 목적에서 다소 다른 기능을 수행해야 하는 것처럼 보였지만, 그럼에도 불구하고 메모리 전체를 하나의 기관으로 취급하고, 위에 열거된 다양한 기능을 위해 가능한 한 그 부분을 교환할 수 있도록 하는 것은 유혹적이다.(제2.5절)
CC가 수주한 주문은 M, 즉 수치자료가 보관되어 있는 장소로부터 온다(14.0항).
Von Neumann은 일반 및 편미분 방정식, 정렬 및 확률 실험을 포함한 여러 종류의 수학 문제를 바탕으로 필요한 메모리 양을 추정합니다.이 중 2차원 + 시간에서의 편미분 방정식은 가장 많은 메모리를 필요로 하며, 3차원 + 시간은 그 당시 사용 가능했던 기술을 사용하여 수행할 수 있는 수준을 초과합니다.그는 메모리가 시스템의 가장 큰 세분화가 될 것이라고 결론짓고 설계 목표로 32비트의 8,192개의 마이너 사이클(워드)을 제안하며 2,048개의 마이너 사이클이 여전히 유용하다.그는 프로그램을 저장하는 데 몇 백 개의 작은 주기가 충분할 것으로 추정한다.
그는 지연선과 Iconoscope tube의 두 가지 빠른 메모리를 제안합니다.각 마이너 사이클은 하나의 단위로 다루어져야 한다(워드 어드레싱, 12.8항).명령은 메모리의 다른 지점으로 전환하는 특수 명령(즉, 점프 명령)과 함께 순차적으로 실행됩니다.
지연라인 메모리의 이진수는 회선을 통과하여 선두로 피드백됩니다.지연 라인의 데이터에 액세스하면 원하는 데이터가 다시 돌아오기를 기다리는 동안 시간 패널티가 발생합니다.이러한 타이밍 문제를 분석한 후, 그는 지연 라인 메모리를 256개의 지연 라인 "organs"(DLA)로 구성할 것을 제안합니다.각각은 메이저 사이클이라고 불리는 1024비트 또는 32개의 마이너 사이클을 저장합니다.메모리 액세스는 먼저 DLA(8비트)를 선택하고 다음으로 DLA 내의 마이너사이클(5비트)을 선택하여 총 13개의 어드레스 비트를 선택합니다.
Iconoscope 메모리의 경우 튜브 표면의 각 스캔 포인트가 캐패시터이며 캐패시터가 1비트를 저장할 수 있음을 인식합니다.고정밀 스캔이 필요하며 메모리는 1초 정도밖에 지속되지 않으므로 정기적으로 다시 복사(갱신)해야 합니다.
주문(지시)
14.1절에서 폰 노이만은 명령의 형식을 제안하는데, 그는 그것을 코드라고 부른다.순서 유형에는 기본 연산, CA와 M 사이의 마이너 사이클 이동(현대 용어로는 워드 로드 및 저장), 이전 연산, 입출력 부호에 따라 두 숫자 중 하나를 선택하고 CC를 다른 메모리 위치로 전송하는 순서(점프)가 포함됩니다.그는 다양한 순서 유형에 필요한 비트 수를 결정하고 다음 단어가 피연산자인 경우 즉시 순서를 제안하며 향후 주소 지정 가능한 메모리를 더 많이 사용할 수 있도록 순서 형식으로 스페어 비트를 남겨두는 것이 바람직한지에 대해 설명합니다.소주기에 여러 주문을 저장할 수 있는 가능성에 대해 논의하지만, 그 접근법에 대한 열의가 거의 없습니다.주문표는 제공되지만 입력 및 출력 지침에 대한 논의는 초안에는 포함되지 않았습니다.
논란
예비보고서를 (법률적인 의미에서) 출판물로 취급한 것은 두 가지 [3]이유로 EDVAC 설계팀의 파벌 간에 심한 신랄함의 원천이었다.첫째, 공개는 EDVAC가 특허를 획득하는 것을 막는 공개와 같았습니다.두 번째 EDVAC 설계팀에서는 저장된 프로그램 개념이 펜실베니아 대학의 무어 전기 공학 대학에서의 미팅에서 발전한 것이라고 주장했습니다.또한 이 컨셉은 von Neumann의 컨설턴트로서의 활동보다 이전이었습니다.초안에서 대표되는 작업의 h는 논의된 개념을 폰 노이만이 유창했던 형식 논리 언어로 번역한 것에 지나지 않았다.따라서 폰 노이만과 골드스틴이 초안에 다른 사람을 저자로 등재하지 못한 것은 폰 노이만에게만 공을 돌리게 했다.(매튜 효과와 스티글러의 법칙 참조).
「 」를 참조해 주세요.
- EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator)는 EDVAC에 관한 보고서 초안에서 영감을 얻은 초기 영국 컴퓨터입니다.
- Harvard Mark I, 명령과 수치 데이터를 분리한 초기 전기 기계식 컴퓨터(Harvard 아키텍처)
레퍼런스
- ^ Von Neumann은 이 모델을 Warren McCulloch와 Walter Pitts, 신경 활동에 내재된 아이디어의 논리적 미적분인 Bull의 탓으로 돌립니다.수학. 생물물리학, 제5권(1943), 115-133페이지
- ^ Von Neumann은 McCulloch와 Pitts와 긴밀히 협력했다.논리로 세상을 구원하려는 남자 참조, 아만다 게프터, 노틸러스, 21호, 2015년 2월 4일
- ^ Moye, William T. (January 1996), ENIAC: The Army-Sponsored Revolution, United States Army Research Laboratory, archived from the original on 2013-03-05, retrieved 2012-11-26
참고 문헌
- von Neumann, John (1945), First Draft of a Report on the EDVAC (PDF), retrieved August 31, 2020
- Goldstine, Herman H. (1972). The Computer: from Pascal to von Neumann. Princeton, New Jersey: Princeton University Press. ISBN 0-691-02367-0.
- Stern, Nancy (1981). From ENIAC to UNIVAC, An appraisal of the Eckert-Mauchly Computers. Bedford, Massachusetts: Digital Press. ISBN 0-932376-14-2.
- Godfrey, Michael D.; Hendry, D. F. (January 1993). "The Computer as von Neumann Planned It" (PDF). IEEE Annals of the History of Computing. 15 (1): 11–21. CiteSeerX 10.1.1.705.7264. doi:10.1109/85.194088.
