目錄
一.認識馮諾依曼
二.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的來源
三.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機
3.1工作原理
3.2組成部件
3.3功能和特點
??個人主頁：tq02的博客_CSDN博客-C語言,Java,Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)領域博主
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???本章講解內(nèi)容：馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)??學習專欄：??C語言?? ? ? ??JavaSE?? ? ??MySQL基礎??
一.認識馮諾依曼
????????計算機的祖師爺 ----->?馮諾依曼馮·諾依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日）, 美籍匈牙利數(shù)學家、計算機科學家、物理學家，是20世紀最重要的數(shù)學家之一。馮·諾依曼是布達佩斯大學數(shù)學博士，在現(xiàn)代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領域內(nèi)的科學全才之一，被后人稱為“現(xiàn)代計算機之父”、“博弈論之父”.
問：為什么他會是祖師爺？
原因：
- 因為他在計機科學和計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展中起到了重要的作用，馮·諾依曼是現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的奠基人之一。
- 他提出了現(xiàn)代計算機的關鍵概念，如存儲程序概念、指令執(zhí)行順序、存儲器層次結(jié)構(gòu)等。這些概念對于計算機的設計和發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響，成為了計算機科學的基礎。
- 參與了EDVAC計劃，提出了存儲程序概念，并對計算機的邏輯設計做出了重要貢獻。
- 馮·諾依曼參與了世界上第一臺存儲程序式電子計算機ENIAC的設計和開發(fā)工作，為計算機技術(shù)的進一步發(fā)展奠定了基礎
- ............?
? 二.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的來源
????????在20世紀初，物理學和電子學科學家爭論制造可以進行數(shù)值計算的機器應該采用什么樣的結(jié)構(gòu)。而馮諾依曼?大膽的提出來?以二進制作為數(shù)字計算機的數(shù)制基礎，然后預先編制計算程序，由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執(zhí)行數(shù)值計算工作。
???馮諾依曼理論的要點：數(shù)字計算機的數(shù)制采用二進制；計算機應該按照程序的順序執(zhí)行。
????????馮諾依曼理論?又被人們稱為 馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)，從ENIAC到當前最先進的計算機都是采用了馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。
三.馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機
3.1工作原理
馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機的工作原理由兩大部分組成，存儲程序和程序控制。
存儲程序：將程序存放在計算機的存儲器中，后才能供CPU訪問；
程序控制：將存放在存儲器中的程序按指令地址訪問存儲器并取出指令， 經(jīng)譯碼依次產(chǎn)生指令執(zhí)行所需的控制信號，實現(xiàn)對計算的控制完成指令的功能。
3.2組成部件
????????馮·諾依曼體系構(gòu)成的計算機必須具備五大基本部件，但計算機需要存儲各種各樣的數(shù)據(jù)，因此我們還需要4大數(shù)據(jù)寄存器。
五大基本部件：
- 存儲器（Memory）：用于存儲程序指令和數(shù)據(jù)。
- 運算器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：用于執(zhí)行算術(shù)和邏輯運算。
- 控制器（Control Unit, CU）：協(xié)調(diào)和控制計算機的各個部件，解碼并執(zhí)行指令。
- 輸入設備（Input Devices）：用于將外部數(shù)據(jù)輸入到計算機中，例如鍵盤、鼠標、傳感器等。
- 輸出設備（Output Devices）：用于將計算機處理結(jié)果輸出給用戶或其他設備，例如顯示器、打印機、揚聲器等。
注：CPU中央存儲器，負責執(zhí)行程序指令和處理數(shù)據(jù)。CPU包括算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和控制單元（Control Unit，CU）兩個主要部分。?
額外補充：
- 對于存儲空間：硬盤>內(nèi)存>>cpu
- 對于數(shù)據(jù)訪問速度：cpu>內(nèi)存>硬盤
四大數(shù)據(jù)寄存器：
- 程序計數(shù)器（Program Counter, PC）：用于存儲當前正在執(zhí)行的指令的地址。
- 指令寄存器（Instruction Register, IR）：用于存儲當前正在執(zhí)行的指令。
- 存儲器地址寄存器（Memory Address Register, MAR）：用于存儲要訪問的內(nèi)存地址。
- 存儲器數(shù)據(jù)寄存器（Memory Data Register, MDR）：用于存儲從內(nèi)存中讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)。
3.3功能和特點
當一臺計算機擁有了以上的部件，可以實現(xiàn)很多功能?
根據(jù)?馮諾依曼體系構(gòu)成的計算機?需要具有五大功能：
- 能把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計算機中；
- 必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運算結(jié)果的能力；
- 能夠完成各種算術(shù)、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力；
- 能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機器的各部件協(xié)調(diào)操作；
- 能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。
馮諾依曼體系是現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎，它的特點包括：
存儲程序：馮諾依曼體系將程序和數(shù)據(jù)存儲在同一存儲器中，程序可以被視為數(shù)據(jù)的一種形式。這種存儲程序的結(jié)構(gòu)使得計算機能夠按照程序的順序逐條執(zhí)行指令。
指令流和數(shù)據(jù)流分離：馮諾依曼體系中，指令和數(shù)據(jù)在存儲器中是分開存儲的。指令流用于控制計算機的操作，而數(shù)據(jù)流用于進行計算和存儲結(jié)果。
順序執(zhí)行：馮諾依曼體系的計算機按照順序執(zhí)行指令，每條指令都會被解碼并執(zhí)行。這種順序執(zhí)行的方式使得計算機能夠按照用戶的要求一步一步地完成任務。
存儲器層次結(jié)構(gòu)：馮諾依曼體系中，存儲器分為不同級別，包括寄存器、高速緩存、主存和輔助存儲器。不同級別的存儲器具有不同的訪問速度和容量，可以根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)的存取和傳輸。
單一總線結(jié)構(gòu)：馮諾依曼體系的計算機使用單一總線結(jié)構(gòu)來連接各個組件，包括處理器、存儲器和外部設備。通過總線，這些組件可以進行數(shù)據(jù)和控制信號的傳輸。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-615657.html
以二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令：馮諾依曼體系中，計算機使用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。這種二進制表示方式簡化了計算機的設計和操作。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-615657.html
到了這里，關于馮諾依曼體系的認識、來源、原理、組成、功能和特點的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
