冯诺伊曼计算机体系结构

冯诺伊曼计算机体系结构

冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基础，现在大多计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组织结构，只是作了一些改进而已，并没有从根本上突破冯体系结构的束缚。

冯·诺伊曼也因此被人们称为“计算机之父”。然而由于传统冯·诺伊曼计算机体系结构天然所具有的局限性，从根本上限制了计算机的发展。

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。

冯诺伊曼架构五大硬件单元

1. 储存器

用来存放数据和程序。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据，经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都储存在存储器中，而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放于存储器中。存储器包括内存储器（内存）和外存储器（外存）。

2. 运算器

又称算术逻辑单元（ALU），主要运行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较），并将中间结果暂存到运算器中；

3. 控制器

又称控制单元（CU），主要用来控制和指挥程序和数据的输入运行以及处理运算结果；主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。

4. 输入设备

用来将人们熟悉的信息形式转换为计算机能够识别的信息形式，常见的有键盘、鼠标等；

5. 输出设备

可以将计算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；

由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，通常将他们合起来统称中央处理器，简称CPU，输入输出设备简称为I/O设备。ALU和CU是CPU的核心部件，I/O设备也受CU控制，用来完成相应的输入输出操作。
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