【转】冯诺依曼计算机的五大结构,非冯诺依曼结构计算机 冯诺依曼计算机结构 冯诺依曼和EDVAC的报告草稿本报告中描述的计算机结构为“冯诺依曼计算机结构”，简称冯诺依曼结构 冯诺依曼和《关于EDVAC的报告草案》 1 .长101页，未完成 2.论述了两个重要设计思想 (1)存储程序，而不是交换机连接) )。 (2)二进制而不是十进制) ) )。 阐明了计算机的五个部分 运算器CA central arithmetical 控制器cc中央控制 内存M memory 输入设备I输入 输出设备O output 冯诺依曼结构的要点： )计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成 )2)数据和程序都以二进制代码的形式无区别地保存在存储器中，保存位置由保存的地址决定 存储在存储器中的数据和程序 )3)计算机在工作时可以自动从内存中取出指令执行…… . 核心： 主要保存的组织形态： 冯诺依曼计算机类比： 关于计算机运行过程的类比 讲述个小故事，轻松愉快来了解计算机的运转： 如果一开始就进入计算机内部的复杂结构中，一定会束手无策。 要说为什么，看起来大家每天都在使用的东西，确实是那么高级的东西。 实际上，在上图中，您可以非常清楚地理解计算机的运行步骤。 这样得到很轻松，很开心。 其实我也是通过上述情节来清楚地识别计算机的运行的。 是生动的形象。 经过这家餐厅的趣事是什么？ 我们可以了解冯诺依曼的计算机是如何工作的。 冯诺依曼结构的计算机和这家小餐馆很像。 处理器是厨房。 主存储器是仓库。 仓库的架子和主存储器中的存储器单很相似。 架子的每一段都写着号码。 相当于主存储器的地址。 架子上保管的东西相当于存储器单的内容。 主存储器中存在计算机指令，也存在数据。 对这家餐厅来说是厨师要执行的任务和做饭所用的原料。 那需要额外的设备。 这个厨师记性不太好。 他必须在旁边拿着写有下一个任务列表位置的纸。 如果这里在这张纸上写着1，厨师就会知道我的下一个任务清单在仓库的第一格里。 那么，找回任务列表后，需要放在身边随时看，所以他可以有放当前任务列表的地方。 拿到任务单后就放在这里。 那个厨师做饭，做完后放在哪里，不能直接拿着锅倒入仓库吧。 所以，工作台上有几个盘子。 这个盘子相当于cpu的寄存器。 用于临时存储计算机的运算结果或发送到运算器的操作数。 我们也许可以从主内存中预先提取一些操作数，当然需要执行指令提取一些操作数，先放入通用寄存器中。 那么，这家餐厅是怎么运作的呢？ 我们让它像电脑一样工作。 计算机工作的中心内容是执行指令 计算机执行一条指令的主要步骤有以下四个 第一步称为地址， 第二种是称为解码， 第三部分称为执行， 第四个是回写。 依次执行这四个后，计算机完成了一个指令的执行。 现在，让我们来看看这家冯诺依曼结构的餐厅是如何像计算机一样执行指令的。 假设这家餐厅处于这种状态， 厨师呢 第一步：要做的就是确定以下任务列表的位置： 我去拿这个任务清单。 经过调查，发现是1。 我发送了一个请求，要求主内存需要第一帧的物品。 他不知道 第一段里有什么，他只是根据这里的号码向主存提出了申请。 啊，主存不简单，是架子。 他还是得有一些控制逻辑。 这样，这样的控制逻辑就会响应控制器的请求。 因为需要第一格的物品，所以他找到了第一格的物品，把第一格的物品退回去了。 厨师收到了任务单，所以把他放在手边放在保管现在任务单的位置。 第一步就这样完成了，拿任务单的工作就完成了。 事实上，这一步还需要另一项任务。 就是更新下一个任务单的位置。 第1格的取入结束后，这件事结束后，下次去取任务列表时，去取下一个格时，将其更新为第2格。 那我现在不吃第二格了。 但是，首先更新它，然后在以后运行以下命令时根据该位置向主内存发送请求： 是的，那样做的话，取得任务清单这个步骤也可以真的完成了。 第二步：在计算机上称为解码，对这位厨师来说是分析刚才得到的任务清单。 你看，看这张任务单上写了这么几个。 第一，说明了这项任务所需的方法。 二是说明了这项任务所需的原料。 这个原料好像有两个位置。 是一个字仓库。 p> 一个在他身边的盘子里。最后这项任务完成了以后，看起来是炒一盘菜，那么炒完之后呢 还得把成果存放在某个地方， 这个任务单上也指定了，存放在A号的盘子里。好，这个任务就分析完了。 控制器就把他转换成若干组的控制信号一一完成， 这样译码这个阶段就算完成了。 第三步:对计算机执行指令是其核心的步骤， 就叫做执行。对程序来说一样，执行这个已经分析完的任务， 这个任务一共有4步，你先完成第一步， 第一步是要去取第六格的物品。好，与刚才一样， 向主存发出请求说我需要第六格的物品，主存会响应，把第六格的物品送过来。 由于这次是取运算要用的操作数， 所以返回的物品呢控制器就会把它放在运算器的其中一个入口， 然后第二步是取这个运算的第二个操作数。其实 这是放在A号盘子里的，就在厨师身边，很快，马上就可以拿到。 那么第三步是执行这项运算，那么控制器 会给出对应的信号给运算器，让它执行对应的运算， 经过短暂的时间之后呢运算就完成了，运算结果也产生了。 好，执行阶段就到此结束了。 但是我们发现现在运算结果还放在运算器的这个输出端口上。 我们必须要把它转移到另外的地方，根据这条指令的要求， 运算的结果应该是存放在A号的通用计算器里。 好， 那我们在最后一步回写也就是保存结果的时候呢，用控制器 把这个运算结果存放在A号的通用器当中， 这样我们就完成了执行指令的全部过程。 做完了这条指令，控制器也不会闲着，借着来执行下一条指令。 它就会去查看下一张任务单的位置， 跟刚才执行前一条指令的第一步是一样的，先去查看下一张任务单的位置，发现是2， 那么就向主存发出所需要第二格的物品，然后 主存就会把第二格的任务单返回来， 注意我们取回来以后呢要自动更新成下一张任务单的位置， 之后再做13，这个 更新完以后我们就像刚才一样，继续 分析当前取回来这张任务单并完成它所指定的任务，最后保存结果， 然后再去取下一条指令。不断的重复，计算机就会自动的运转起来了。 这个餐馆的工作的过程其实就是我们计算机执行指令的过程。 CPU从主存中取出对应的指令， 那么刚才厨师做的那项任务呢对于计算机当中很可能是这样的， CPU当中寄存器A有一个内容，然后 主存的地址为6的这个单里有这样的内容， CPU根据这条指令把 主存中地址为6的单的内容取出来，并把CPU内部寄存器A的内容取出来， 可能执行一个加法， 然后把运算的结果更新到寄存器A当中， 这样就完成了一条加法指令的运算。 这个冯诺依曼结构的餐馆 向我们展示了计算机运行的基本原理，不过餐馆仅仅是餐馆， 从下一节我们就要开始探索真正的计算机的内部结构。 不用担心，其实没有那么复杂。 总体分析一下： 计算机执行一条指令的主要步骤 第一步：取指 Fetch 第二步：译码 Decode 第三步：执行 Execute 第四步：回写 Write-back 冯诺依曼计算机的基本思想是,冯诺依曼计算机体系的基本内容计算机的组成,计算机原理
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