【計算機組成原理】馮·諾依曼計算機的特點有哪些?

·諾依曼體系結構

當前計算機主要是基於馮諾依曼體系結構設計的,下圖爲典型的馮諾依曼計算機結構框架圖。

 

 

 

一、·諾依曼體系結構計算機的組成——硬件+軟件

一)硬件

1.存儲器分爲外存儲器和內存儲器,這裏所說的主要爲內存儲器(內存儲器就是內存,也叫主存),其功能爲直接與CPU進行數據交換,加載各種各樣的程序和數據供CPU直接運行與使用。

2.運算器負責運算從內存讀取到寄存器中的數據,可將其看作爲一個數據加工廠,即對寄存器中的數據做運算,這些運算主要包括基礎的算數運算和邏輯運算。

3.控制器產生指令執行過程中所需要的所有控制信號,控制相關功能部件執行相應操作。

4.輸入設備用來將人們熟悉的信息形式轉換爲機器能夠識別的信息形式,常見的有鍵盤,鼠標

5.輸出設備可以將機器運算結果轉換爲人們熟悉的信息形式,如打印機輸出,顯示器輸出

二)軟件

軟件:可運行思想與內容的數字化

軟件的表現形式:算法

軟件的分類:

系統軟件,如操作系統、網絡系統和編譯系統;

支持軟件,如開發工具、界面工具等;

應用軟件,如字處理軟件、遊戲軟件等。

硬件與軟件系統之間的關係:軟硬件之間具有邏輯等效性,某些功能可以由軟件實現,也可以有硬件實現;軟硬件之間相互依存,硬件是軟件運行的基礎,軟件的正確運行是硬件發揮作用的重要途徑,計算機必須配備完整的軟件系統才能正常工作,且充分發揮其硬件的功能。軟硬件之間協同發展,軟件隨硬件技術的迅速發展而發展,而軟件的不斷髮展與完善又促進硬件的更新,兩者密切的交織發展,缺一不可。

二、馮·諾依曼體系結構計算機的特點

1.馮·諾依曼計算機主要由五大部件組成,分別是:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備

2.馮諾依曼體系結構的指令和數據均採用二進制碼表示;

3.指令和數據以同等地位存放於存儲器中,均可按地址尋訪

4.指令由操作碼和地址碼組成,操作碼用來表示操作的性質,地址碼用來表示操作數所在存儲器中的位置

5.指令在存儲器中按順序存放,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;

6.機器以運算器爲中心,輸入輸出設備存儲器的數據傳送通過運算器。

現在的計算機基本以存儲器爲中心,下圖爲以存儲器爲中心的計算機結構框圖。

三、馮·諾依曼體系結構計算機的工作原理

馮·諾依曼體系結構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,後才能供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並取出指令, 經譯碼依次產生指令執行所需的控制信號,實現對計算的控制完成指令的功能。

四、馮·諾依曼體系結構計算機功能

 

1.能把需要的程序和數據送至計算機中;

2.必須具有長期記憶程序、數據、中間結果及最終運算結果的能力;

3.能夠完成各種算術、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力;

4.能夠根據需要控制程序走向,並能根據指令控制機器的各部件協調操作;

5.能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。

 

 

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