冯·诺依曼体系结构

当前计算机主要是基于冯诺依曼体系结构设计的，下图为典型的冯诺依曼计算机结构框架图。

一、冯·诺依曼体系结构计算机的组成——硬件+软件

一）硬件
1.存储器分为外存储器和内存储器，这里所说的主要为内存储器（内存储器就是内存,也叫主存），其功能为直接与CPU进行数据交换，加载各种各样的程序和数据供CPU（Central Processing Unit）直接运行与使用。

2.运算器负责运算从内存读取到寄存器中的数据，可将其看作为一个数据加工厂，即对寄存器中的数据做运算，这些运算主要包括基础的算数运算和逻辑运算。

3.控制器产生指令执行过程中所需要的所有控制信号，控制相关功能部件执行相应操作。

4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能够识别的信息形式，常见的有键盘，鼠标等

5.输出设备可以将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出等

二）软件

软件：可运行思想与内容的数字化

软件的表现形式：算法

软件的分类：

系统软件，如操作系统、网络系统和编译系统；

支持软件，如开发工具、界面工具等；

应用软件，如字处理软件、游戏软件等，其又分为单机软件和网络软件。

硬件与软件系统之间的关系：软硬件之间具有逻辑等效性，某些功能可以由软件实现，也可以有硬件实现；软硬件之间相互依存，硬件是软件运行的基础，软件的正确运行是硬件发挥作用的重要途径，计算机必须配备完整的软件系统才能正常工作，且充分发挥其硬件的功能。软硬件之间协同发展，软件随硬件技术的迅速发展而发展，而软件的不断发展与完善又促进硬件的更新，两者密切的交织发展，缺一不可。

二、冯·诺依曼体系结构计算机的特点

1.冯·诺依曼计算机主要由五大部件组成，分别是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；

2.冯诺依曼体系结构的指令和数据均采用二进制码表示；

3.指令和数据以同等地位存放于存储器中，均可按地址寻访；

4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置；

5.指令在存储器中按顺序存放，通常指令是按顺序执行的，特定条件下，可以根据运算结果或者设定的条件改变执行顺序；

6.机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器的数据传送通过运算器。

现在的计算机基本以存储器为中心，下图为以存储器为中心的计算机结构框图。

三、冯·诺依曼体系结构计算机的工作原理

冯·诺依曼体系结构计算机的工作原理由两大部分组成，存储程序和程序控制。

存储程序：将程序存放在计算机的存储器中，后才能供CPU访问；

程序控制：将存放在存储器中的程序按指令地址访问存储器并取出指令，经译码依次产生指令执行所需的控制信号，实现对计算的控制完成指令的功能。

四、冯·诺依曼体系结构计算机功能

1.能把需要的程序和数据送至计算机中；

2.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；

3.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；

4.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；

5.能够按照要求将处理结果输出给用户。

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