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簡述馮諾依曼計算機體系結構

當前計算機主要是基於馮諾依曼體系結構設計的,下面就簡單分析一下馮諾依曼體系結構的計算機是如何工作的,首先下面的圖就是馮諾依曼體系結構圖。

主要由五大部件組成

1.儲存器用來存放資料和程式

2.運算器主要執行算數運算和邏輯運算,並將中間結果暫存到運算器中

3.控制器主要用來控制和指揮程式和資料的輸入執行,以及處理運算結果

4.輸入裝置用來將人們熟悉的資訊形式轉換為機器能夠識別的資訊形式,常見的有鍵盤,滑鼠等

5.輸出裝置可以將機器運算結果轉換為人們熟悉的資訊形式,如印表機輸出,顯示器輸出等

馮諾依曼體系結構的指令和資料均採用二進位制碼錶示;指令和資料以同等地位存放於儲存器中,均可按地址尋訪;指令由操作碼和地址碼組成,操作碼用來表示操作的性質,地址碼用來表示運算元所在儲存器中的位置;指令在儲存器中按順序存放,通常指令是按順序執行的,特定條件下,可以根據運算結果或者設定的條件改變執行順序;機器以運算器為中心,輸入輸出裝置和儲存器的資料傳送通過運算器。

然而現在的計算機基本以儲存器作為中心,如下圖所示


但是由於運算器和控制器在邏輯關係和電路結構上聯絡十分緊密,通常將它們合起來統稱為中央處理器,簡稱CPU,把輸入輸出裝置簡稱為I/O裝置,這樣現代計算機可以認為由三大部分組成:CPU與主儲存器可以稱為主機,I/O裝置稱為外部裝置,結構圖如下1.9

ALU叫做算數邏輯運算單元,用來完成算術邏輯運算。CU(Control Unit)叫做控制單元,用來解釋儲存器中的指令,併發出各種操作命令來執行指令。ALU和CU是CPU的核心部件。I/O裝置也受CU控制,用來完成相應的輸入,輸出操作。

參考書籍:計算機組成原理(唐朔飛)