馮諾依曼體系結構

2022-08-24 16:27:14 字數 1313 閱讀 9605

1.馮·諾依曼體系結構概述

數學家馮·諾依曼提出了計算機製造的三個基本原則(採用二進位制、程式儲存、順序執行),以及計算機的五個組成部分(運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置),這套理論被稱為馮·諾依曼體系結構,根據這一原理製造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機。

馮·諾依曼最先提出程式儲存的思想,並成功將其運用在計算機的設計之中。馮·諾伊曼體系結構是現代計算機的基礎,現在大多計算機仍是馮·諾伊曼計算機的組織結構,因此馮·諾依曼又被稱為「現代計算機之父」。

2.馮·諾依曼體系結構特點:

(1)計算機處理的資料和指令一律用二進位制數表示。

(2)指令和資料不加區別混合儲存在同乙個 儲存器 中(硬碟)

(3)順序執行程式的每一條指令。(重點是「順序」)

3.馮·諾依曼體系結構的計算機必須具備功能:

(1)把需要的程式和資料送至計算機中(複製)

(2)必須具有長期記憶程式、資料、中間結果及最終運算結果的能力(硬碟)

(3)能夠完成各種算術、邏輯運算和資料傳送等資料加工處理的能力(alu)

(4)能夠根據需要控制程式的走向,並能根據指令控制機器的各部件協調操作。

(5)能夠按照要求將處理的結果輸出給使用者。

4.馮·諾依曼體系工作原理(cpu工作原理)

程式的執行過程實際上是不斷地取出指令、分析指令、執行指令的過程。馮·諾依曼型計算機從本質上講是採用序列順序處理的工作機制,即使有關資料已經準備好了,也必須逐條執行指令序列,如下圖所示:

具體過程:

(1)預先把指揮計算機如何進行操作的指令序列(就是程式)和原始資料輸入到計算機記憶體中(拷貝),每條指令中明確規定了計算機從哪個位址取數,進行什麼操作,然後送到什麼地方去等步驟。

(2)計算機在執行時,先從記憶體中取出第一條指令,通過控制器的解碼器接收指令的要求,再從儲存器中取出資料進行指定的運算和邏輯操作等,然後再按位址把結果送到記憶體中,如果需要向硬碟等儲存裝置儲存資料,還需要將記憶體中的該資料儲存到硬碟中。接下來取出第2條指令,在控制器的指揮下完成規定操作,依次進行下去,直到遇到停止指令。

(3)計算機中基本上有兩股資訊在流動,一種是資料,即各種原始資料、中間結果和程式等,另一種資訊是控制資訊,它控制機器的各種部件執行指令規定的各種操作。

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