计算机组成计算机组成-冯冯·诺依曼体系结构诺依曼体系结构
计算机组成计算机组成 - 冯冯·诺依曼体系结构诺依曼体系结构
⽬录
计算机组成原理⽬录:
计算机组成原理在整个计算机课程中的地位如下图所⽰:
图图1:计算机体系结构:计算机体系结构
计算机组成原理这门课会围绕冯·诺依曼体系的五⼤组成部分展开,分别介绍运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备。运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备。
1. 冯冯·诺依曼体系结构诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构(Von Neumann architecture),也叫存储程序计算机。什么是存储程序计算机呢?这⾥⾯其实暗含了两个概念:
可编程计算机:计算机是由各种门电路组合⽽成的,然后通过组装出⼀个固定的电路板,来完成⼀个特定的计算程序。⼀旦需要修改
功能,就要重新组装电路。这样的话,计算机就是“不可编程”的。如计算器就是不可编程的。
存储计算机。⽐如内存和硬盘都是存储设备。
图图2:冯:冯·诺依曼体系结构⽰意图诺依曼体系结构⽰意图
处理器单元处理器单元(Processing Unit):⾸先是⼀个包含算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)和处理器寄存器(Processor
Register)的处理器单元(Processing Unit),⽤来完成各种算术和逻辑运算。因为它能够完成各种数据的处理或者计算⼯作,因此
也有⼈把这个叫作数据通路(Datapath)或者运算器。
控制器单元控制器单元(Control Unit/CU):是⼀个包含指令寄存器(Instruction Register)和程序计数器(Program Counter)的控制器单元
(Control Unit/CU),⽤来控制程序的流程,通常就是不同条件下的分⽀和跳转。在现在的计算机⾥,上⾯的算术逻辑单元和这⾥的
控制器单元,共同组成了我们说的 CPU。
存储器存储器:⽤来存储数据(Data)和指令(Instruction)的内存。以及更⼤容量的外部存储,在过去,可能是磁带、磁⿎这样的设备,
现在通常就是硬盘。
输⼊输出设备输⼊输出设备:⽽所有的计算机程序,也都可以抽象为从输⼊设备读取输⼊信息,通过运算器和控制器来执⾏存储在存储器⾥的程
序,最终把结果输出到输出设备中。⽽我们所有撰写的⽆论⾼级还是低级语⾔的程序,也都是基于这样⼀个抽象框架来进⾏运作的。
图图3:计算机组成原有课程:计算机组成原有课程