这一讲从计算机的起源开始,讲述冯.诺依曼等人构建现代计算机的历史,并对照当前新型计算机的具体实现,讲解计算机内部结构的基本原理。为了便于计算机内部结构的抽象过程,通过相关类比分析计算机指令的执行过程从而建立计算机结构的整体概念。

  • 第一节 电子计算机的兴起

“现代电子计算机之父” ---约翰.冯.诺依曼
ENIAC:世界上第一台通用电子计算机  莫克利与埃克特设计 宾夕法尼亚大学
ENIAC设计借鉴ABC的相关设计(阿塔纳索夫-贝里计算机)
冯.诺依曼指出:ENIAC的开关定位和转插线只不过代表着一些数字信息,完全可以像受程序管理的数据一样,存放于主存储器中。(“存储程序”的概念)

ENIAC的下一代计算机《关于EDVAC的报告草案》该报告所描述的计算机结构,即为“冯.诺依曼计算机结构”,简称为“冯.诺依曼结构”,也是现在通用计算机的结构。

EDVAC存储程序式计算机(冯.诺依曼结构计算机)

主要特点:
1.实现“存储程序”概念,大幅提升了任务效率
2.指令和数据采用二进制,极大简化了逻辑线路
3.由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备)

EDSAC:世界第一台实用的存储程序式计算机,其以EDCAV为蓝本进行设计和建造
主设计师:莫里斯.威尔克斯 英国剑桥大学

UNIVAC(莫克利与埃克特设计)开启了商用计算机的时代。

  • 第二节 冯.诺依曼结构要点

1.计算机的五大组成部分

2.冯.诺依曼结构的核心
      主存的组织形式:
         地址:每个存储单元对应的序号
         内容:存储单元中存放的信息
3.冯诺依曼结构的小故事
计算机运转的核心内容---执行指令
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)cc

  • 第三节 计算机结构的简化模型
  • 第四节 计算机执行指令的过程
  • 第五节 计算机输入和输出
  • 第六节 冯诺依曼结构的原理与实现的对应

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