早期馮諾依曼機的結構 - 現代計算機的結構

計算機硬件的基本組成

• 早期馮諾依曼機的結構
• 現代計算機的結構

早期馮諾依曼機的結構

• 世界上第一台就是ENIAC，需要手動接線來控制計算，所以導致了運算不快。

• 馮 諾依曼——提出創新——“存儲程序”

  • “存儲程序”：將指令以二進制代碼的形式事先輸入計算機的主存儲器，然后按其在存儲器中的首地址執行程序的第一條指令，以后就按該程序的規定順序執行其他指令，直至程序執行結束。

  • ——產生新東西——第一台采用馮諾依曼結構的計算機EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic computer)

邏輯等效

• 在計算機系統中，軟件和硬件在邏輯上是等效的。

  • 邏輯上等效 = 對於一件事，在軟件和硬件上都能實現。但是成本不一樣、效率不一樣

  • 例：對於乘法運算，可以設計一個專門的硬件電路實現乘法運算，也可以用軟件的方式，執行多次加法運算來實現

特點

1. 計算機由五大部件組成

   1. 輸入設備：將信息轉換成機器能夠識別的形式（二進制01）

   2. 存儲器：存放數據和程序

   3. 運算器：算術運算、邏輯運算

   4. 輸出設備：將結果轉換成人類熟悉的形式

   5. 控制器：指揮程序運行。解析程序執行指令。它的右邊的這條數據線是控制器從存儲器中讀取數據，

2. 指令和數據以同等地位存於存儲器，可按地址尋訪

3. 指令和數據用二進制表示

4. 指令由操作碼和地址碼組成

5. 存儲程序

6. 以運算器為中心。

   1. 由圖中可以看出，只有運算器與內部所有部件有數據線，其他的則無法直接相連通。
   2. 如輸入/輸出設備（統稱為IO設備，方便用電信號來表示）與存儲器之間的數據傳送都必須通過運算器完成。
   3. 本來運算器是為了運算，結果什么都要運算器來中轉，所以效率自然要降低

現代計算機的結構

特點

• 以存儲器為中心。
• 現在CPU = 運算器+控制器——由於運算器與控制器的邏輯十分緊密，所以我們整合到了一起。

• 運算器：處理數據

• 控制器：發放指令

• 主存儲器 + CPU = 主機

  • 這個跟我們生活中的“主機”不一樣，平常的還有電源、風扇什么的，這里更多的像是一個概念。