什么是冯诺依曼计算机

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冯诺依曼计算机是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的计算机设计概念结构,也称冯·诺伊曼模型或普林斯顿结构。依据冯·诺伊曼结构设计出的计算机称做冯诺依曼计算机,又称存储程序计算机。冯诺依曼计算机由运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备以上五部分组成。

一、基本原理

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。其主要内容是:

1.计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。

2.程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由地址确定。

3.控制器根据存放在存储器中地指令序列(程序)进行工作,并由一个程序计数器控制指令地执行。控制器具有判断能力,能根据计算结果选择不同的工作流程。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。为了完成上述的功能,计算机必须具备五大基本组成部件,包括:输入数据和程序的输入设备;记忆程序和数据的存储器;完成数据加工处理的运算器;控制程序执行的控制器;输出处理结果的输出设备。

二、冯诺依曼型电脑的五大组成部分

运算器:计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。

控制器:由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

运算器和控制器统称中央处理器,也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏。

存储器:存储器分为内存和外存。

(1)内存:内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。

(2)外存:外存就像笔记本一样,用来存放一些需要长期保存的程序或数据,断电后也不会丢失,容量比较大,但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序,处理外存中的数据时,需要先把外存里的数据读入内存,然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。

输入设备:输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘,鼠标,摄像头,扫描仪,光笔等都属于输入设备。

(1)键盘:键盘是电脑中不可缺少的输入设备,用户可以通过键盘输入命令和数据,并可通过它控制电脑的运行。常见的键盘大多是101或104键的,一些较为新颖的104键盘往往带有两个Windows键和一个应用程序键,以提高在Win7操作系统上操作电脑的效率。这些键可以分为大键盘区、编辑键区、功能键区和小键盘区。

(2)鼠标:鼠标是电脑中重要的输入设备,它能方便地把鼠标指针准确定位在我们指定的屏幕位置,很方便地完成各种操作。

输出设备:是计算机硬件系统的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。

(1)显示器:显示器是电脑基本的输出设备,是整个电脑硬件系统中不可缺少的部分。它可以把电脑的运行结果显示出来。

(2)打印机:打印机也是一种常用的输出设备。因为显示器上显示的内容一旦关机就看不见了,也不方便把显示器搬来搬去给别人阅读,所以我们还是需要用打印机把自己的工作成果打印出来。

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