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馮·諾依曼計算機與現代計算機原理與差別

美籍匈牙利科學家馮·諾依曼最先提出程式儲存的思想,併成功將其運用在計算機的設計之中,根據這一原理製造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機。由於他對現代計算機技術的突出貢獻,因此馮·諾依曼又被稱為“現代計算機之父”。

一、馮·諾依曼的核心思想

1.計算機由五大部件組成

  • 運算器:用來做算術(加減乘除)計算和邏輯(與、或、非)計算;
  • 儲存器:用來存放程式和資料;
  • 控制器:控制程式的執行;
  • 輸入裝置:輸入資訊,比如鍵盤、掃描器等;
  • 輸出裝置:輸出資訊,比如印表機、投影儀等;

2.指定和資料以同等地位存於儲存器,可按地址尋訪

3.指令和資料都以二進位制表示

4.指令由操作碼和地址碼組成

5.儲存程式

6.已運算器為中心

二、馮·諾依曼計算機硬體框圖

注:實線是資料流,虛線是控制流

從圖中可以看出,馮·諾依曼計算機以運算器為中心,就會導致運算器承擔更多的工作。

三、現代計算機硬體系統架構

如圖可見,運算器是CPU的一部分,CPU相當於計算機的大腦,是計算機最寶貴的資源;因此,我們儘量讓CPU只處理關鍵的、必要的工作。

現在計算機是以馮·諾依曼計算機為基礎改進而來的,馮·諾依曼計算機的運算器和控制器是分開的,現代計算機是將運算器和控制器放到一起就形成了CPU。

計算機從以運算器為中心轉變為以儲存器為中心,資料先存放到儲存器再跟CPU做互動,運算器和儲存器的地位實現了反轉。

結束!