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什么是冯诺依曼计算机(5大部件和特点)

提到计算机,就不得不提及在计算机的发展史上做出杰出贡献的著名应用数学家冯·诺依曼(Von Neumann),他带领专家提出了一个全新的存储程序的通用电子计算机方案(如图 1 所示)。


图 1 计算机的组成框架

从图 1 可以看到,该方案规定了新机器由 5 个部分组成,它们分别是运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。同时,图中还描述了这 5 个部分的职能和相互关系。

而这个方案与早期的 ENIAC 相比,有以下两个重大改进:
  1. 采用二进制,而不是十进制;
  2. 提出了“存储程序”的设计思想,即用记忆数据的同一装置存储执行运算的命令,使程序的执行可以自动地从一条指令进入下一条指令。

ENIAC 是继 ABC 计算机之后的第二台计算机,但却是第一台通用计算机,其采用十进制进行运算,每秒可以进行 5000 次加法或 400 次乘法,还能进行平方、立方、求三角函数等运算,运算速度是使用继电器运转的机电式计算机的 1000 倍,同时还是手工计算的 20 万倍。

显然,这个方案是具有颠覆性的,被誉为计算机史上的一个里程碑,从此之后,将计算机的存储程序和程序控制原理称为冯·诺依曼原理,按照上述原理设计制造的计算机称为冯·诺依曼机。

简单概括,冯·诺依曼计算机结构包含 3 条重要的设计思想,具体如下:
  • 计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部分组成。
  • 以二进制的形式表示数据和指令。
  • 程序预先存入存储器中,计算机在工作中能够自动地从存储器中取出程序指令并加以执行。

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