冯·诺依曼计算机结构图解析

　　美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最新提出程序存储的思想，并成功将其运用在计算机的设计之中，根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机，世界上第一台冯·诺依曼式计算机是1946年研制的EDVAC，由于他对现代计算机技术的突出贡献，因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。

　　理论概述

　　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。［1］

　　人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从EDVAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

　　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。

　　早期的冯诺依曼计算机是以运算器为核心。

　　

　　现代的计算机对其进行了改进，以存储器为核心。

　　因此现代计算机的瓶颈在存储器，而不是cpu。

　　

　　系统概论这本书中的图就是典型的早期冯诺依曼结构。

　　要想计算初中就学过的一元二次方程，看起来很简单的一件事情。

　　解法大概如下图所示：

　　

　　要想计算机能快速的完成，有两种方式：

　　1. 硬件上的进步，更快的寄存器，更快的运算器——硬件。

　　2. 算法上的改进——软件。

　　作为个人，想完成硬件上的进步无能无力，最佳方法就是追寻算法上的改进。

　　前一种方式计算需要8个步骤，而后一种需要5个步骤，基本上效率提升了40%。