冯,诺依曼计算机的结构_简述冯·诺依曼机的工作原理[通俗易懂]

一、冯*诺依曼简介

“计算机之父”

提出“离散变量自动电子计算机方案（EDVAC，即Electronic Discrete Variable Automatic Computer）”(该方案至今仍为计算机设计者所遵循的基本方案) ，在现代计算机和博弈论等方面有重大贡献。

二、冯*诺依曼思想

冯*诺依曼计算机的基本思想（2）   

采用二进制作为数字计算机数制基础的理论 

1、存储程序（依赖存储系统的构建与快速访问）思想

将解题的步骤编制成程序，然后将程序和运行程序所需要的数据以二进制的形式存放在存储器中，方便执行。

2、程序控制思想

将存放在主存当中的程序按指令的地址去访问存储器并取出该指令，经译码以后，依次产生指令在执行过程中所需要的所有控制信号，实现对计算的控制，完成该指令的功能。

冯*诺伊曼体系结构

注：CPU由运算器、控制器、寄存器构成，CPU主要部分是运算器和控制器

三、冯*诺依曼计算机的组成（硬件+软件）

一台完整的计算机包括硬件和软件两部分，另外还有一部分固化的软件称为固件（Firmware），固件兼具软件和硬件的特性。

1、计算机硬件系统

计算机硬件系统五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

运算器 + 控制器 = 中央处理器（CPU）

CPU + 内存储器 = 主机

输入设备 + 输出设备 = 输入输出设备

1.1硬件系统——运算器

完成各种运算[算术运算（加、减、乘、除法等）+逻辑运算（与、或、非、移位等）]的器件

简单的运算系统的基本结构

注：运算器 = ALU（算术逻辑运算单元） + 一系列寄存器

1.2硬件系统——控制器

产生指令在执行过程所需要的所有控制信号，控制相关功能部件执行相应操作

1.2.1控制信号的形式

电平信号

脉冲信号

1.2.2产生控制信号的依据（从总体功能上看）

1.存放在指令寄存器中的机器指令

产生依指令（来自于寄存器）在执行当中不同而不同的控制信号

2.状态寄存器

检测指令在运行过程当中相关寄存器的状态，比如，条件转移指令，要检测条件状态寄存器的相关状态是否满足

3.时序电路

对控制信号进行时间控制，如，电平信号和脉冲信号，尤其是脉冲信号它有时间控制

1.2.3产生控制信号的控制器的类型

微程序控制器

硬布线控制器

注：在具体的实施过程当中，还可能是硬布线和微程序控制器的组合

1.3硬件系统——存储器

存放程序和数据

1.4硬件系统——输出设备

1.5硬件系统——输入设备

2.计算机软件（软件 = 程序 + 数据）系统

核心：算法

分类 （简述）：

系统软件：操作系统、网络系统、编译系统等

应用软件：字处理软件、游戏软件等

支持软件：开发工具、界面工具等

四、计算机的层次结构

软、硬件的“分界线”（软、硬件的接口，是指令操作硬件的接口）在“指令集架构层”，

不同用户处在不同层次，不同层次具有不同属性，不同层次使用不同工具，不同层次代码效率不同

注：逻辑门层（即硬件逻辑层） ，“高级语言层”上还有“应用程序”；“汇编语言”是机器语言的“助记符”。

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