期末复习—计算机组成原理—计算机的体系与架构

冯诺伊曼体系

在早期的计算机,不同的计算机仅包含不同的固定程序用途的程序,如果要改变用途需要重现设计整个电路,工程细节…然后再对计算机的相关配线进行改变,非常麻烦,所以冯诺依曼这个小伙子就提出了冯诺依曼体系这个概念

什么是冯诺依曼体系

即将程序和数据一起存储的计算机设计概念结构
简单来说就是
把我们需要的程序存储起来,然后设计所有程序通用的电路(即能兼容所有可设计的程序的电路),当我们需要运行某种程序的时候,我们先把这些程序翻译成电路能够理解的语言,然后让通用电路执行相关的逻辑
在这里插入图片描述

冯诺依曼体系需要的组件

共有五个必要的组件

存储器		存储运行的程序和需要的数据
控制器		即控制我们程序的运行和上下两个程序的交接......
运算器		负责完成运算的操作
输入设备		输入数据
输出设备		输出数据

现代计算机从本质上来讲都是冯诺依曼机器

冯诺依曼机必须具备的功能

  1. 能够把需要的程序和数据送至计算机中(输入设备完成)
  2. 能够长期记忆程序,数据,中间结果及最终运算结果的能力(存储器实现)
  3. 具备算数,逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力(由运算器和控制器实现)
  4. 能够按照要求将处理结果输出给用户(输出设备完成)在这里插入图片描述这是早期的冯诺依曼体系
    此时的CPU=运算器+控制器

冯诺依曼瓶颈

然后冯诺依曼体系有一定的问题,即CPU和存储速率之间的问题无法调和
在这里插入图片描述称为冯诺依曼瓶颈

现代计算机的结构

即还是在冯诺依曼体系结构基础上进行修改,主要是为了解决CPU与存储设备之间的性能差异问题,防止资源浪费在这里插入图片描述这里把存储器、运算器、控制器放在一起了
所以我们现在的CPU=运算器+控制器+存储器
我们这里的存储器一般是由磁带或者硬盘组成的更高速的设备
在这里插入图片描述==现代计算机的机构可以理解为以存储器为核心的结构

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