冯诺依曼机


关于冯诺依曼机

20世纪40年代,冯· 诺依曼在参与世界上第一台计算机- ENIAC的研制 小组工作时,发现ENIAC有两个致命的缺陷:一是采用 十进制运算,逻辑元件多,结构复杂,可靠性低;二是没有内部存贮器,操纵运算的指令分散存贮在许多电路部件内,这些运算部件如同一副 积木,解题时必须像搭积木一样用人工把大量运算部件搭配成各种解题的布局,每算一题都要搭配一次,非常麻烦且费时。  针对这两个问题,诺依曼和其他合作者一起呕心沥血地进行了半年多时间的改革性研究,结果取得了令人满意的成果。

冯诺依曼机的五大部件

输入设备:将信息转换成计算机能识别的二进制形式
存储器:存放数据和程序
运算器:实现算术运算和逻辑运算
输出设备:将结果转换为人们所熟知的形式
控制器:指挥程序运行
冯诺依曼机

数据程序(计算步骤)为软件部分,框里的设备为硬件部分。
在计算机系统中,**软件和硬件在逻辑上是等效的。**也就是说,对于同一个功能我们既可以用软件来实现,同样可以用硬件来实现。通常来说用软件实现的成本更低,不过效率也相对更低一些。
Eg:相对乘法运算,可以设计一个专门的硬件电路进行运算,也可以用软件的形式实行多次加法进行实现。

冯诺依曼计算机的特点:

1、计算机有五大部件组成
2、指令和数据以同等地位存储于存储器,可按地址访问
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
6、存储程序
7、以运算器为中心
冯诺依曼机

冯诺依曼计算器是以运算器作为中转站的,这就产生了一个问题。运算器是主要用来运算的,但当运算器为中心输入的数据会首先进入运算器,并经由运算器进入存储器,而输出时也同样需要运算器从存储器里提取数据进行输出。这样就会导致数据计算的效率降低。
冯诺依曼机

来看这样一个例子,各大部件相当于一个加工厂的各个部门,原材料进入加工厂是,并不是先放入存储部门,而是经由生产加工部门转入仓储部门,然后生产加工部门从仓储部门提取原材料进行加工,加工完成后把成品放入仓储部门,而要提取成品时,同样的也不是从仓储部门直接提取,而是经由生产加工部门。
为解决这一弊端,现代计算机都是以存储器为中心

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