冯诺依曼计算机简介 由数学家约翰·冯·诺依曼构想的计算机体系结构,它构成了当今使用的几乎所有计算机系统的核心(无论大小)。与图灵机相比,冯诺依曼机具有随机存取存储器 (RAM),这意味着每个连续操作都可以读取或写入任何内存位置,而与前一个操作访问的位置无关。 冯诺依曼机器还具有一个中央处理单 (CPU),该中央处理单 (CPU) 具有一个或多个寄存器,用于保存正在操作的数据。 CPU 有一组内置操作(它的指令集),比图灵机丰富得多,例如将两个二进制整数相加,或者如果某个寄存器中的二进制整数等于 0,则跳转到程序的另一部分(条件分支)。CPU 可以根据取指执行周期将内存的内容解释为指令或数据。 冯诺依曼考虑过并行计算机,但也意识到了构造问题,因此选择了顺序系统。出于这个原因,并行计算机有时被称为非冯诺依曼架构。冯诺依曼机可以计算与通用图灵机相同的功能类别。 冯诺依曼计算机工作的基本原理是存储程序和自动执行程序。50年代冯诺依曼提出了五大部件和存储程序概念,计算机由输入设备、存储器、控制器、运算器、输出设备组成,指令和数据可一起放在存储器,程序按顺序自动执行。 冯诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。其主要内容是: 1.计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。 2.程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由地址确定。 3.控制器根据存放在存储器中地指令序列(程序)进行工作,并由一个程序计数器控制指令地执行。控制器具有判断能力,能根据计算结果选择不同的工作流程。 根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能: 1.把需要的程序和数据送至计算机中。 2.必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。 3.能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。 4.能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。 5.能够按照要求将处理结果输出给用户。 为了完成上述的功能,计算机必须具备五大基本组成部件,包括: 1.输入数据和程序的输入设备。 2.记忆程序和数据的存储器。 3.完成数据加工处理的运算器。 4.控制程序执行的控制器。 5.输出处理结果的输出设备 。
(部分素材来自于维基百科)
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