1、计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示
2、计算机运行过程中,把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器,计算机执行程序时,将自动地并按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行,这一概念称作顺序执行程序。
3、计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼于1946年提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。 人们把冯·诺伊曼的这个理论称为冯·诺伊曼体系结构。
扩展资料
冯·诺伊曼体系结构计算机的发展历史:
1、60年代中期以前,是计算机体系结构发展的早期时代。在这个时期通用硬件已经相当普遍,软件却是为每个具体应用而专门编写的,大多数人认为软件开发是无需预先计划的事情。
2、从60年代中期到70年代中期,是计算机体系结构发展的第二代。在这10年中计算机技术有了很大进步。多道程序、多用户系统引入了人机交互的新概念,开创了计算机应用的新境界,使硬件和软件的配合上了一个新的层次。
3、计算机体系结构发展的第三代从20世纪70年代中期开始,并且跨越了整整10年。在这10年中计算机技术又有了很大进步。分布式系统极大地增加了计算机系统的复杂性,局域网、广域网、宽带数字通信以及对“即时”数据访问需求的增加。
4、计算机体系结构发展的第四代从20世纪80年代中期开始,这个阶段,人们感受到的是硬件和软件的综合效果。由复杂操作系统控制的强大的桌面机及局域网和广域网,与先进的应用软件相配合,已经成为当前的主流。
百度百科-冯诺依曼体系结构
计算机的工作原理与硬件体系结构
冯诺依曼体系结构的主要内容:存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
1、存储器:用来存放数据和程序。
2、运算器:主要运行算数运算和逻辑运算,并将中间结果暂存到运算器中。
3、控制器:主要用来控制和指挥程序和数据的输入运行,以及处理运算结果。
4、输入设备:用来将熟识的输入操作转换为机器能够识别的信息形式,常见的有键盘,鼠标等。
5、输出设备:可以将机器运算结果转展示出来,如打印机输出,显示器输出等。
特点:
1、计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示。
2、存储程序。
3、顺序执行程序计算机运行过程中,把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器(内存),计算机执行程序时,将自动地并按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行,这一概念称作顺序执行程序。
4、数据以二进制表示;
5、将软件和硬件完全分离;
6、指令由操作码和操作数组成;
7、指令顺序执行。
对冯·诺依曼计算机体系结构缺陷的分析:
1、指令和数据存储在同一个存储器中,形成系统对存储器的过分依赖。如果储存器件的发展受阻,系统的发展也将受阻。
2、指令在存储器中按其执行顺序存放,由指令计数器PC指明要执行的指令所在的单元地址。然后取出指令执行操作任务。所以指令的执行是串行。影响了系统执行的速度。
3、存储器是按地址访问的线性编址,按顺序排列的地址访问,利于存储和执行的机器语言指令,适用于作数值计算。但是高级语言表示的存储器则是一组有名字的变量,按名字调用变量,不按地址访问。
机器语言同高级语言在语义上存在很大的间隔,称之为冯·诺依曼语义间隔。消除语义间隔成了计算机发展面临的一大难题。
4、冯·诺依曼体系结构计算机是为算术和逻辑运算而诞生的,目前在数值处理方面已经到达较高的速度和精度,而非数值处理应用领域发展缓慢,需要在体系结构方面有重大的突破。
5、传统的冯·诺依曼型结构属于控制驱动方式。它是执行指令代码对数值代码进行处理,只要指令明确,输入数据准确,启动程序后自动运行而且结果是预期的。
一旦指令和数据有错误,机器不会主动修改指令并完善程序。而人类生活中有许多信息是模糊的,事件的发生、发展和结果是不能预期的,现代计算机的智能是无法应对如此复杂任务的。
算机体系结构包括5个部分:
1、运算器
2、控制器
第一和第二合起来简单来说就是我们计算机的CPU,比如一个加法运算器,加数、被加数都是通过控制器从存储器中取的。当然cpu还包括寄存器(临时存储数据)、缓存(由于cpu运行的速度要远远高于内存执行数据,所以可以通过缓存来提高计算机处理的整体速度),所以判断cpu好坏,不仅要看cpu有几个核及主频,还要看缓存参数。
3、存储器:简单来说就是我们常说的内存,里面可以存储数据和指令。
4、输入设备:键盘、鼠标等
5、输出设备:显示器等
工作原理如下
五部分如何协调工作:
计算机以存储器为中心,当通过输入设备输入用户的数据和程序之后,计算机接收这个指令,由控制器进行指挥,将数据从输入设备传送到存储器,再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器。在运算器中进行计算,计算的结果最终通过输出设备输出出来或者保存在存储器中。
计算机在工作的过程当中采用存储程序的方式,程序和数据在同一个存储器当中,程序和指令都可以送到运算器中进行运算,由指令组成的程序可以进行修改,一条条指令结合起来可以完成很多复杂的任务,在计算机中运算器、存储器和控制器是主要组成部分。其中运算器和控制器合在一起,称为中央处理器(CPU)。
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