早期冯诺依曼机的结构 - 现代计算机的结构

计算机硬件的基本组成

• 早期冯诺依曼机的结构
• 现代计算机的结构

早期冯诺依曼机的结构

• 世界上第一台就是ENIAC，需要手动接线来控制计算，所以导致了运算不快。

• 冯 诺依曼——提出创新——“存储程序”

  • “存储程序”：将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

  • ——产生新东西——第一台采用冯诺依曼结构的计算机EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic computer)

逻辑等效

• 在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的。

  • 逻辑上等效 = 对于一件事，在软件和硬件上都能实现。但是成本不一样、效率不一样

  • 例：对于乘法运算，可以设计一个专门的硬件电路实现乘法运算，也可以用软件的方式，执行多次加法运算来实现

特点

1. 计算机由五大部件组成

   1. 输入设备：将信息转换成机器能够识别的形式（二进制01）

   2. 存储器：存放数据和程序

   3. 运算器：算术运算、逻辑运算

   4. 输出设备：将结果转换成人类熟悉的形式

   5. 控制器：指挥程序运行。解析程序执行指令。它的右边的这条数据线是控制器从存储器中读取数据，

2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访

3. 指令和数据用二进制表示

4. 指令由操作码和地址码组成

5. 存储程序

6. 以运算器为中心。

   1. 由图中可以看出，只有运算器与内部所有部件有数据线，其他的则无法直接相连通。
   2. 如输入/输出设备（统称为IO设备，方便用电信号来表示）与存储器之间的数据传送都必须通过运算器完成。
   3. 本来运算器是为了运算，结果什么都要运算器来中转，所以效率自然要降低

现代计算机的结构

特点

• 以存储器为中心。
• 现在CPU = 运算器+控制器——由于运算器与控制器的逻辑十分紧密，所以我们整合到了一起。

• 运算器：处理数据

• 控制器：发放指令

• 主存储器 + CPU = 主机

  • 这个跟我们生活中的“主机”不一样，平常的还有电源、风扇什么的，这里更多的像是一个概念。