冯氏结构的冯氏结构的要点 冯氏结构的冯氏结构的由来及冯氏结构的功能

冯氏结构的由来

  1945年,冯·诺伊曼首先提出了"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·诺伊曼型结构"计算机。冯·诺伊曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。

  冯氏结构的贡献

  冯·诺伊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。

  从20世纪初,物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以,那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期,德国科学家冯·诺伊曼大胆的提出,抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时,他还说预先编制计算程序,然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

冯氏结构的要点

  冯·诺伊曼理论的要点是: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·诺伊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·诺伊曼体系结构。所以冯·诺伊曼是当之无愧的数字计算机之父

冯氏结构的功能

  根据冯·诺伊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:

  输入人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

  计算机处理所有的字符或符号也要用二进制编码来表示。用二进制的优点是容易表示,运算规则简单,节省设备。人们知道,具有两种稳定状态的元件(如晶体管的导通和截止,继电器的接通和断开,电脉冲电平的高低等)容易找到,而要找到具有10种稳定状态的元件来对应十进制的10个数就困难了。

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