原創 儲存程式與馮諾依曼型計算機

2022-02-01 09:10:50 字數 2407 閱讀 5250

在沒有儲存程式以前的計算機——eniac

eniac長30.48公尺,寬1公尺,高2.4公尺,占地面積約170平方公尺,30個操作台,重達30英噸,耗電量150千瓦,造價48萬美元。它包含了17,468根真空管7,200根水晶二極體,1,500 個中轉,70,000個電阻器,10,000個電容器,1500個繼電器,6000多個開關,每秒執行5000次加法或400次乘法,是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。

原本的eniac存在兩個問題沒有儲存器且它用佈線接板進行控制

它的儲存容量極小,只能儲存20個字長的10位十進位制數,所以只能用線路連線的方法編排程式,每次解題都要依靠人工來改變線路

甚至要搭接幾天,計算速度也就被這一工作抵消了。

乙個新時代的開始——

儲存程式的提出

目前的大多數計算機都是馮諾依曼型計算機,符合儲存程式概念的計算機,都具有以下3個特點:

(1)計算機硬體應由運算器、儲存器、控制器、輸入裝置、輸出裝置5大基本型別部件組成。

(2)計算機內部採用二進位制來表示指令和資料。

(3)將編好的程式和原始資料先存入儲存器中,然後再啟動計算機工作,這就是儲存程式的基本含義。

計算機的主要部件

計算機的5大基本部件——

運算器、儲存器、控制器、輸入裝置、輸出裝置。

(1)輸入裝置

輸入裝置的任務就是把人們編好的程式和資料送到計算機去,並且將它們轉換成計算機內部所能識別和接受的資訊方式。

(2)輸出裝置

輸出裝置的任務就是將計算機的處理結果以數字、文字圖形、影象、聲音等形式輸出計算機。

(3)儲存器

儲存器是用來存放程式和資料的部件,是計算機能夠實現儲存程式控制的基礎。分級的儲存系統:

主儲存器:我們一般所稱的記憶體,便是主儲存器,可由cpu直接訪問,儲存速度快,但容量較小,一般用來存放當前正在執行的程式的程式和資料。

輔助儲存器:現在的硬碟等都是輔助儲存器,這類儲存器設定在主機外部(這裡的主機指的是cpu加上主儲存器),儲存容量大,**低,但是儲存速度最慢,一般用來儲存暫時不參與執行的程式和資料。cpu不可以直接訪問輔存,程式和資料在需要時才傳送到主存。

高速緩衝儲存器:cpu的速度還是遠高於主存的儲存速度的(現在較高的ddr3 1600mhz記憶體條和較高cpu的主頻是3.3ghz),所以又在主存和cpu之間增設了高速緩衝儲存器,cache的訪問速度比主存快,但比主存更小,**更貴,用來存放當前最急需處理的程式和資料,以便快速地向cpu提供指令和資料。

(4)運算器

運算器的任務是對資訊進行處理和運算的部件,簡而言之,就是執行算術運算和邏輯運算,所以又稱算術邏輯運算部件,alu。

核心是加法器,運算器中還有若干個通用暫存器或累加暫存器。注意:暫存器的訪問速度比儲存器的速度快得多。

(5)控制器

控制器主要工作就是取指令、翻譯指令,控制計算機各部分執行指令所規定的任務

關於快取記憶體的詳細內容參考一下內容:

l1 cache(一級快取)是cpu第一層快取記憶體,分為資料快取和指令快取。內建的l1快取記憶體的容量和結構對cpu的效能影響較大,不過高速緩衝儲存器均由靜態ram組成,結構較複雜,在cpu管芯面積不能太大的情況下,l1級快取記憶體的容量不可能做得太大。一般伺服器cpu的l1快取的容量通常在32—4096kb。

l2  由於l1級快取記憶體容量的限制,為了再次提高cpu的運算速度,在cpu外部放置一高速儲存器,即二級快取。工作主頻比較靈活,可與cpu同頻,也可不同。cpu在讀取資料時,先在l1中尋找,再從l2尋找,然後是記憶體,在後是外儲存器。所以l2對系統的影響也不容忽視。

l3 現在的都是內建的。而它的實際作用即是,l3快取的應用可以進一步降低記憶體延遲,同時提公升大資料量計算時處理器的效能。降低記憶體延遲和提公升大資料量計算能力對遊戲都很有幫助。而在伺服器領域增加l3快取在效能方面仍然有顯著的提公升。比方具有較大l3快取的配置利用物理記憶體會更有效,故它比較慢的磁碟i/o子系統可以處理更多的資料請求。具有較大l3快取的處理器提供更有效的檔案系統快取行為及較短訊息和處理器佇列長度。

以上就是今天的全部內容。

馮 諾依曼計算機

2 軟體 2.工作過程 功能 存放原始資料 中間結果 程式。以二進位制形式儲存。功能 執行算術運算 邏輯運算和移位等操作 內部包含 功能 從儲存器中取出指令,解碼分析後產生各種控制指令,控制計算機按程式設定的步驟一步步自動操作。功能 將輸入原始資料和程式轉換成計算機能識別的資訊。功能 將運算結果以操...

馮諾依曼計算機工作原理

馮諾依曼計算機工作原理 儲存程式 程式控制 儲存程式是指以 的形式事先輸入到計算機主儲存器中,然後按其在儲存器中的首位址執行程式的第一條指令,以後就按照該程式的規定順序執行其他指令,直至程式執行結束。馮諾依曼機的特點 1 運算器 儲存器 控制器 輸入裝置 輸出裝置 2 指令和資料以同等地位存於儲存器...

馮 諾依曼型計算機結構的重要思想 功能

1.計算機由控制器 運算器 儲存器 輸入裝置 輸出裝置五大部分組成。2.程式和資料以二進位制 形式不加區別地存放在儲存器中,存放位置由位址確定。3.控制器根據存放在儲存器中地指令序列 程式 進行工作,並由乙個程式計數器控制指令地執行。控制器具有判斷能力,能根據計算結果選擇不同的工作流程。4.程式預先...