架構 -- 馮·諾伊曼體系結構
摘要：
目標：解決一切可以用計算解決的問題
元件： 中央處理器 、 儲存 、 輸入輸出裝置
元件
儲存
儲存負責存放計算涉及的相關資料，作為計算的輸入引數和輸出結果
從 中央處理器 的角度，儲存可以分為兩類
一類是...
- 目標： 解決一切可以用計算解決的問題
- 元件： 中央處理器 、 儲存 、 輸入輸出裝置
元件
儲存
- 儲存負責存放計算涉及的相關資料，作為計算的輸入引數和輸出結果
- 從 中央處理器 的角度，儲存可以分為兩類
- 一類是 內建儲存 ，通過 常規的處理器指令 可以 直接 訪問，例如暫存器、記憶體和主機板上的ROM
- 一類是 外接儲存 ，中央處理器本身並不能直接讀寫其中的資料
- 馮·諾伊曼體系結構中涉及的儲存指的是 內建儲存
輸入輸出裝置
- 輸入輸出裝置是計算機 開放性 的體現，大大地 拓展 了計算機的能力
- 每個裝置通過一個 埠 與中央處理器連線，通過這個埠，中央處理器可以和裝置進行 資料交換
- 資料交換涉及的 資料格式 由 裝置定義 ，中央處理器並不能理解，但這不影響裝置的接入
- 裝置資料交換的發起方（ 裝置使用方 ）通常 理解並可以解釋 所接收的資料含義
- 裝置廠商或作業系統廠商通常會提供裝置相關的 驅動程式 ，把 裝置資料交換的細節 隱藏起來
- 裝置的使用方只需要呼叫相關的 介面函式 就可以操作裝置
中央處理器
- 中央處理器負責程式（指令序列）的執行，指令序列存放在儲存
- 計算機加電啟動後，中央處理器會從一個 固定的儲存地址 開始執行
- 中央處理器支援的指令分類： 計算類 、 IO類 、 指令跳轉類
實現目標
- 目標：解決一切可以用計算解決的問題
- 需求的變化點：要解決的問題是五花八門的，需要以一種 穩定且可擴充套件的架構 來支援這種變化
- 需求的穩定點：電腦的核心能力是固定的，即 計算
實現計算
- 電腦的核心能力是 計算
- 計算： 對一個數據（輸入）進行變換，變為另一個數據（輸出） ，對應數學中的函式：
y=F(x)- x和y都是資料，可能是一個簡單的數值，也可能是文字、圖片和視訊等
- 無論邏輯含義為何，物理上都可以用一段 連續的位元組 來表達
- x和y物理上存放在 儲存 上
具體計算的表達
- 邏輯上來看，無論多麼複雜的自定義函式，都是 內建函式、迴圈和條件分支、子函式 的 組合 定義
- 對於任意的具體計算來說，都可以用 一組指令序列 來表達，並且以指令序列的形式存放在 儲存 裡面
- 因此，儲存不僅存放計算所要操作的資料，也存放”計算”本身
- 只是儲存裡面存放的計算只是資料，需要中央處理器 理解並執行 這些資料背後的計算行為，才能變成真正意義的計算
CPU + 儲存
中央處理器+儲存，就能夠支援 任意複雜 的計算了
實現IO
- 互動，抽象來看就是輸入輸出，對電腦來說，輸入輸出可能是千變外化的
- 除了純正的 計算能力 之外，中央處理器還需要具備 IO能力
- 此時，電腦可以看成： 中央處理器 + 儲存 + 一系列的輸入輸出裝置
解決的根本問題
- 輸入輸出裝置從根本上解決的是電腦 無限擴充套件的能力
- 輸入輸出裝置和電腦是 完全異構 的，輸入輸出裝置對電腦來說只是實現了某項能力的 黑盒子
- 可以只是一個原始的數字化元器件，也可以是另一臺馮.諾依曼架構的電腦，還可以是完全 異構 的電腦（GPU電腦）