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简述冯·诺依曼结构的主要思想和结构特征

发布时间:2019-07-21 11:42 来源:未知 编辑:admin

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  1、计算机硬件是由5大基本部分组成:运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备

  1945年,冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理,后来,人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯.诺曼型结构”计算机。冯.诺曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。

  冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了“存储程序”的概念。由于指令和数据都是二进制码,指令和操作数的地址又密切相关,因此,当初选择这种结构是自然的。但是,这种指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈,影响了数据处理速度的提高。

  在典型情况下,完成一条指令需要3个步骤,即:取指令、指令译码和执行指令。从指令流的定时关系也可看出冯·诺依曼结构与哈佛结构处理方式的差别。

  举一个最简单的对存储器进行读写操作的指令,指令1至指令3均为存、取数指令,对冯.诺曼结构处理器,由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取,经由同一总线传输,因而它们无法重叠执行,只有一个完成后再进行下一个。

  使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺依曼结构。

  1945年,冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理,后来,人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯·诺依曼型结构”计算机。冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。

  冯·诺曼结构处理器具有以下几个特点:必须有一个存储器;必须有一个控制器;必须有一个运算器,用于完成算术运算和逻辑运算;必须有输入和输出设备,用于进行人机通信。

  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。人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

  根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能:把需要的程序和数据送至计算机中;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。

  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;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;能够按照要求将处理结果输出给用户。

  哈佛结构是为了高速数据处理而采用的,因为可以同时读取指令和数据(分开存储的)。大大提高了数据吞吐率,缺点是结构复杂。

  通用微机指令和数据是混合存储的,结构上简单,成本低。假设是哈佛结构:你就得在电脑安装两块硬盘,一块装程序,一块装数据,内存装两根,一根储存指令,一根存储数据……

  是什么结构要看总线单片机虽然数据指令存储区是分开的,但总线是分时复用的,所以顶多算改进型的哈佛结构。ARM9虽然是哈佛结构,但是之前的版本也还是冯·诺依曼结构。

  早期的X86能迅速占有市场,一条很重要的原因,正是靠了冯·诺依曼这种实现简单,成本低的总线结构。处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的,但是由于内部CACHE的存在,因此实际上内部来看已经算是改进型哈佛结构的了。

  至于优缺点,哈佛结构就是复杂,对外围设备的连接与处理要求高,十分不适合外围存储器的扩展。所以早期通用CPU难以采用这种结构。而单片机,由于内部集成了所需的存储器,所以采用哈佛结构也未尝不可。处理器,依托CACHE的存在,已经很好的将二者统一起来了。

  原理:冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是:计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。

  冯·诺曼结构处理器具有以下几个特点:必须有一个存储器;必须有一个控制器;必须有一个运算器,用于完成算术运算和逻辑运算;必须有输入和输出设备,用于进行人机通信.冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了“存储程序”的概念.

  计算机运行过程中,把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器(内存),计算机执行程序时,将自动地并按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行,这一概念称作顺序执行程序。

  (3)计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

  1、计算机硬件是由5大基本部分组成:运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备

  1945年,冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理,后来,人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯.诺曼型结构”计算机。冯.诺曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。

  冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了“存储程序”的概念。由于指令和数据都是二进制码,指令和操作数的地址又密切相关,因此,当初选择这种结构是自然的。但是,这种指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈,影响了数据处理速度的提高。

  (1)计算机工作原理: 存储程序(或程序存储)。1946年美籍匈牙利人冯·诺依曼提出。

  (2)存储程序原理的主要思想:将程序和数据存放到计算机内部的存储器中,计算机在程序的控制下一步一步进行处理,直到得出结果。

  (1)存储程序控制:要求计算机完成的功能,必须事先编制好相应的程序,并输入到存储器中,计算机的工作过程是运行程序的过程;

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