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  • 冯诺依曼体系结构

    千次阅读 2021-02-27 18:53:56
    文章目录1.冯诺依曼体系结构的由来2.发展背景3.理解冯诺依曼体系结构3.1冯诺依曼体系结构简图3.2为什么输入/出设备的数据,不直接...并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。 冯·诺伊曼理论的要点是:计

    1.冯诺依曼体系结构的由来

    美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼于1946年提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。

    冯·诺伊曼理论的要点是: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·诺伊曼体系结构。

    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。

    2.发展背景

    电子计算机的问世,奠基人是英国科学家艾伦·麦席森·图灵(Alan M. Turing)和美籍匈牙利科学家冯· 诺伊曼(John Von· Neumann)。
    图灵的贡献是建立了图灵机的理论模型,奠定了人工智能的基础。
    冯· 诺伊曼则是首先提出了计算机体系结构的设想。

    半个多世纪以来,计算机制造技术发生了巨大变化,但冯· 诺伊曼体系结构仍然沿用至今,绝大部分计算机和服务器都遵守冯诺依曼体系结构。人们总是把冯· 诺伊曼称为“计算机鼻祖”。

    3.理解冯诺依曼体系结构

    3.1冯诺依曼体系结构简图

    在这里插入图片描述

    3.2为什么输入/出设备的数据,不直接给CPU反而给内存

    我们看到结构图中的红色箭头,可以得知我们的数据都是先输入到内存之中再传输给CPU,而不是直接输送给CPU,这是为什么呢?

    举个简单的例子,大家都熟知木桶原理,木桶能装取的最大容量是由最短的一块木板决定的,外设的速度和CPU的速度相差得非常之大,如果直接进行数据交换会导致效率十分低下(外设的速度很低,速度不匹配,CPU的闲置时间就会很长),因此需要内存充当缓存,来进行数据的处理,下面详细的解释一下不同存储设备的速度和缓存问题;
    在这里插入图片描述

    3.3为什么程序运行的时候,要加载到内存

    对数据进行预加载,将程序缓存起来

    3.4内存如何充当缓存区的?

    在硬件层面上:

    是通过预加载和预写入来完成的;

    比如将程序预加载到内存中,将处理完的数据预写入到内存中,举一个形象的例子:
    CPU是一栋房子的主人,内存是邮筒,当邮差(外设)送信(数据)的时候,就将信封放入到邮筒内,这就是预加载。当需要寄信的时候,将写好的信投入到邮筒中等待邮差来收取这就是预写入;

    如果没有邮筒,主人就需要自己等待邮差不能干别的事情,这样工作的效率就十分的低下,而有了邮筒之后,就不必再盯着邮筒而可以干其它事情,效率自然高了;

    在软件层面上:

    将硬盘数据加载到内存,将内存中的数据转移到外设,以及数据的处理时间,数据的传送位置等,这些工作都是由OS(操作系统)做的;

    由上述可知,缓存特征是可行的。

    3.5内存是计算机的核心

    在这里插入图片描述

    4.在硬件层面上对冯诺依曼结构的理解

    举个例子,我们通过QQ和别人联系,数据是怎么进行传递的呢?
    在这里插入图片描述

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  • 不属于冯诺依曼体系结构必要组成部分是: 正确答案: B 你的答案: B (正确) CPU Cache RAM ROM 添加笔记 求解答(4) 收藏 纠错 冯诺依曼 计算机 由CPU...

    不属于冯诺依曼体系结构必要组成部分是:

    正确答案: B   你的答案: B (正确)

    CPU
    Cache
    RAM
    ROM


    冯诺依曼   计算机
    由CPU处理器、
    运算器、
    存储器( RAM, ROM等 
    输入设备、
    输出设备五部分组成

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  • 《简述冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程》由会员分享,可在线阅读,更多相关《简述冯诺依曼体系结构计算机的要点...计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储...

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    1、1简述冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。答:冯诺依曼体系结构计算机的要点:计算机中的信息(程序和数据)以二进制方式表示。程序预存储,机器自动执行。计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成,计算机在处理器的控制下,首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中,接下来分析这条指令,而后发出该指令对应的电平脉码序列,即执行该指令。并以此递归运行程序。2.简述微命令和微操作及相互关系。 微指令指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令,是构成控制信号序列的最小单位。执行部件接受微命令后所进行的操作为微操作,是计算机硬件结构中最基本的操作。微命令 控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令(这个是数理逻辑电路的领域)微操作 执行部件接受微命令后所进行的操作 微指令:同时发出的控制信号所执行的一组微操作.例如: 加法指令的执行可分为:取指,计算地址,取操作数和加法运算四步,每一步都由一组微操作实现.这一组能同时执行的微操作就构成一条微指令. 微程序:一组微指令的集合.这样: 程序由一组指令组成;指令由一个微程序实现 微程序由一组微指令实现 微指令由一组微操作实现。

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  • 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成,计算机在处理器的控制下,首先从存储器读取一条待执行的...

    1、 简述冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。

    答:冯诺依曼体系结构计算机的要点:计算机中的信息(程序和数据)以二进制方式表示。程序预存储,机器自动执行。计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成,计算机在处理器的控制下,首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中,接下来分析这条指令,而后发出该指令对应的电平脉码序列,即执行该指令。并以此递归运行程序。

    2、 何谓总线?计算机中有哪几类总线?简述其用途。

    答:计算机的总线(Bus)就是连接计算机硬件各部件,用于计算机硬件各部件之间信息传输的

    公共通道。按照其传送信号的用途属性,总线可细分为:地址总线(Address Bus)、数据总线(Data Bus)和控制总线(Control Bus)三类。

    地址总线(A_Bus):专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送地址信息的信号线。此类

    信号线传送的信息总是从CPU到存储器或I/O端口,它是单向信号线。

    数据总线(D_Bus):专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送数据信息的信号线。此类

    信号线传送的信息可以是从CPU到存储器或I/O端口(“写”操作),也可能是从存

    储器或I/O端口到CPU(“读”操作),它是双向信号线。

    控制总线(C_Bus):专用于CPU与其它部件之间传送控制信息和状态信息的信号线。此

    类信号线的构成比较复杂,传送的控制、状态信息可以是从CPU到其它部件,也可

    能是从其它部件到CPU。此类总线中的某些具体的线是单向的(或从CPU到其它

    部件,或反之),但作为总线来说,它是双向信号线。

    3、中央处理器CPU是计算机的核心部件,主要功能是解释并执行计算机指令,完成数据处理和对计算机其他各部分进行控制。存储器是计算机系统中用来存储程序和数据的信息记忆部件。

    4、嵌入式系统:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之,嵌入式系统就是嵌入到目标应用系统中、完成特定处理功能的专用计算机系统。

    5嵌入式处理器分类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统 1.何谓计算机体系结构?

    答:计算机体系结构是对计算机较高层次的抽象,是摆脱具体电路的实现而主要着眼于计算机

    系统的逻辑特征、原理特征、结构特征和功能特征的抽象。

    3.什么是RISC?什么是CISC?简述他们的特点与差别。

    答:RISC是Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机。特点是指令系统精炼,处理器电路逻辑相对简单,且能够以更快的速度执行操作。对于负载的功能需要编程实现。 CISC是Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机。特点是指令系统中含有大量的类似于高级程序设计语言结构的复合功能指令。指令系统庞大,处理器硬件电路的复杂度。 21.存储器和IO端口统一编址和独立编址各有什么特点?ARM7处理器统一编址编址方式

    答:统一编址方式---存储器单元资源和IO端口资源统一编址在一个地址空间。特点:按地址空间位置约定各分类资源,访问IO端口如同访问存储器单元,无需专用的IO访问指令。芯片上没有专用于IO访问的引脚。

    独立编址方式---存储器资源和IO端口资源分别编址在两个地址空间,存储器地址空间和IO地址空间。特点:按资源分类的地址空间清晰,使用不同的指令访问存储器和IO端口,处理器指令系统中既有存储器访问指令,又有专用的IO访问指令。芯片上有专用于IO访问的引脚。 22.大端存储模式和小端存储模式的含义:高位数据存储在高地址字节,这种组织数据的存储方式称为‘小端模式’;另一种则反之,高位数据存储在低地址字节,这种组织数据的存储方式称为‘大端模式’;

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  • 1.冯诺依曼体系结构组成及其特点

    千次阅读 2020-02-27 13:57:51
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  • 冯诺依曼体系结构

    2021-03-24 14:55:56
    一、·诺依曼计算机组成部分五大部分) (1)运算器 (2)控制器 (3)存储器 (4)输出设备 (5)输入设备 二、·诺依曼体系结构也叫存储程序计算机包含两个概念: 一个是可编程,一个是存储计算机;任何一台...
  • 冯诺依曼计算机体系结构

    万次阅读 2019-02-22 14:30:52
    当前计算机主要是基于冯诺依曼体系结构设计的,下面就简单分析一下冯诺依曼体系结构的计算机是如何工作的,首先下面的图就是冯诺依曼体系结构图。 主要由五大部件组成: 1.存储器用来存放数据和程序 2.运算器主要...
  • 根据这一原理制造的计算机称为·诺依曼基于·诺依曼体系结构的计算机必须具有以下功能:将所需的程序和数据发送到计算机。必须具备长时间记忆程序、数据、中间结果、最终运算结果的能力。能够完成算术、逻辑运算...

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冯·诺依曼体系结构的五大组成部分