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馮諾依曼體系結構淺析

馮·諾依曼結構計算機(百度解釋)

 

美籍匈牙利科學家馮·諾依曼最新提出程式儲存的思想,併成功將其運用在計算機的設計之中,根據這一原理製造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機。由於他對現代計算機技術的突出貢獻,因此馮·諾依曼又被稱為“現代計算機之父”。

 

說到計算機的發展,就不能不提到匈牙利科學家馮諾依曼(曾在德國柏林大學任教)。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,匈牙利科學家馮諾依曼大膽地提出,拋棄十進位制,採用

二進位制作為數字計算機的數制基礎。同時,他還說預先編制計算程式,然後由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執行數值計算工作。

 

   這幅圖並不十分清晰明瞭,下面會有更加清楚的圖片解釋~~~~~

 

馮·諾依曼計算機 【von Neumann machine】 使用馮諾依曼體系機構的電子數字計算機。1945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模板,被稱為“馮· 諾依曼結構”,按這一結構建造的電腦稱為儲存程式計算機(Stored Program Computer),又稱為

通用計算機馮·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,它的的特點是:程式以二進位制程式碼的形式存放在儲存器中;所有的指令都是由操作碼地址碼組成;指令在其儲存過程中按照執行的順序進行儲存;以運算器和控制器作為計算機結構的中心等。馮諾依曼計算機廣泛應用於資料的處理和控制方面,但是存在一定的侷限性。

 


下面就詳細介紹一下馮諾依曼體系結構五大硬體單元:https://zhidao.baidu.com/question/151307633.html

 

計算機硬體系統五大部件由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置組成,如下圖:

1、控制器 控制器是對輸入的指令進行分析,並統一控制計算機的各個部件完成一定任務的部件。它一般由指令暫存器、

狀態暫存器、指令譯碼器、時序電路和控制電路組成。是協調指揮計算機各部件工作的元件,其功能是從記憶體中依次取出命令,產生控制訊號,向其他部件發出指令,指揮整個運算過程。控制器是統一指揮、協調其他部件的中樞。

2、運算器 運算器又稱算術邏輯單元(Arithmetic Logic Unit簡稱ALU),是進行算術、邏輯運算的部件。運算器的主要作用是執行各種算術運算和邏輯運算,對資料進行加工處理。控制器、運算器和暫存器等組成硬體系統的核心----中央處理器(Central Processing Unit,簡稱 CPU)。CPU用大規模積體電路工藝整合在一塊晶片上,是計算機系統的核心裝置。

3、儲存器 儲存器是計算機記憶或暫存資料的部件。計算機中的全部資訊,包括原始的輸入資料。經過初步加工的中間資料以及最後處理完成的有用資訊都存放在儲存器中。而且,指揮計算機執行的各種程式,即規定對輸入資料如何進行加工處理的一系列指令也都存放在儲存器中。儲存器分為記憶體儲器(簡稱記憶體或主存)、外儲存器(簡稱外存或輔存,如硬碟)。記憶體儲器

外儲存器

4、輸入裝置 輸入裝置是是重要的人機介面,用來接受使用者輸入的原始資料和程式,並將它們變為計算機能識別的二進位制存入到記憶體中。常用的輸入裝置有鍵盤、滑鼠、掃描器、光筆等。

鍵盤

滑鼠

掃描器

5、輸出裝置輸出裝置是輸出計算機處理結果的裝置,用於將存入在記憶體中的由計算機處理的結果轉變為人們能接受的形式輸出。常用的輸出裝置有顯示器、印表機、繪圖儀等。

顯示器

印表機

 

現在大家應該很清晰了吧~~~~