馮 若依曼體系結構

2021-07-12 02:00:12 字數 1316 閱讀 3874

2023年6月,馮•諾依曼提出了在數字計算機內部的儲存器中存放程式的概念(stored program concept),這是所有現代電子計算機的正規化,稱為馮• 諾依曼體系結構。按照該結構建造的計算機稱為儲存程式計算機(stored program computer),又稱為通用計算機。有時也把馮• 諾依曼體系結構稱為馮• 諾依曼體計算機,也稱為普林斯頓結構。

馮•諾依曼計算機主要由運算器、控制器、儲存器和輸入輸出裝置組成,具有以下幾個主要特點:

·用二進位制表示資料和指令;

·指令和資料儲存在內部儲存器中,按順序自動依次執行指令;

·由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置組成基本硬體系統;

·由控制器來控制程式和資料的訪問及程式的執行;

·以運算器為核心。

馮•諾依曼計算機有三個關鍵點,一是採用二進位制,二是儲存程式的思想,三是邏輯上把計算機分為五大部分。採用二進位制的原因是,數制中二進位制是最簡單的,最易用電路來實現儲存和運算。如果採用十進位制,在早期製造計算機時,幾乎是不可能實現的事情。

馮•諾依曼體系結構廣泛用於資料處理的各個領域。至今為止,絕大多數計算機遵循馮•諾依曼計算機的基本結構,即使有一些改進,也沒有革命性的變化。

馮•諾依曼體系結構影響了計算機語言的語義和執行方式,早期的高階程式語言,例如basic語言、fortran語言、algol語言、cobol語言和pascal語言等,都明顯具有語句順序執行的特徵,並且計算機語言程式中的變數代表的是儲存空間,而並非數學意義上的變數。這種語言的特徵,也限制了高階程式語言解決現實問題的能力,要解決乙個實際問題,往往需要編寫很長的程式,花費大量的時間用於程式的除錯和測試,軟體開發的成本比較高,這種狀況,只有物件導向的方法和程式語言出現之後才得到改觀。

馮•諾依曼體系結構也存在一些侷限性,指令和資料共享同一儲存的方式,使得資料傳送受到一定的制約,影響指令執行的速度,並且難以實現並行處理。

哈弗結構則與馮•諾依曼體系結構略微不同,也是比較常見的一種計算機體系結構。哈弗結構是一種將程式指令儲存和資料儲存分開的儲存結構,解決了訪問衝突問題。兩個儲存器有四組匯流排:程式的資料匯流排和位址匯流排,資料的資料匯流排和位址匯流排。這使得取指令和取資料能夠並行執行,提高了程式的執行速度。許多計算,例如多資料的流水線處理和dsp處理等,採用哈弗結構都能夠提高資料處理速度。超大規模積體電路技術的進步,使得實現哈弗結構變得十分容易。由於哈弗結構具有較高的指令執行效率,不少cpu晶元採用哈弗結構。例如microchip公司的pic系列晶元,zilog公司的z8系列晶元,arm公司的arm9、arm10和arm11晶元等。

2023年2月8日,馮•諾依曼因患癌症去世,終年54歲。馮•諾依曼一生在諸多科學領域做出了卓越的貢獻,所獲得的榮譽遍及方方面面,人們尊稱馮•諾依曼為現代計算機之父。

馮諾依曼體系結構

cui 馮諾依曼體系機構 說到計算機的發展,就不能不提到德國科學家馮諾依曼。從20世紀初,物理學和電子學科學家們就在爭論製造可以進行數值計算的機器應該採用什麼樣的結構。人們被十進位制這個人類習慣的計數方法所困擾。所以,那時以研製模擬計算機的呼聲更為響亮和有力。20世紀30年代中期,德國科學家馮諾依曼...

馮諾依曼體系結構

馮 諾依曼結構也稱普林斯頓結構,是一種將程式指令儲存器和資料儲存器合併在一起的儲存器結構。程式指令儲存位址和資料儲存位址指向同乙個儲存器的不同物理位置,因此程式指令和資料的寬度相同,如英特爾公司的8086 處理器的程式指令和資料都是16位寬。美籍匈牙利數學家馮 諾依曼於1946年提出儲存程式原理,把...

馮 諾依曼體系結構

一.馮 諾依曼結構 von neumann architecture 馮 諾依曼結構也稱作普林斯頓結構,是一種將程式 指令序列的集合 和資料存放在同一儲存器的不同位址的電腦設計概念結構。這是建立在馮 諾依曼原理,即程式可看做一種特殊的 資料 同樣地可以被處理和儲存,故兩者可存放在同一儲存器中,採用單...