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简述冯诺依曼原理及其要点

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于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。 冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是: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。

体系结构

(1)采用存储程序方式,指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中,数据和程序在内存中是没有区别的,它们都是内存中的数据,当EIP指针指向哪 CPU就加载那段内存中的数据,如果是不正确的指令格式,CPU就会发生错误中断. 在现在CPU的保护模式中,每个内存段都有其描述符,这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读,可写,可执行).这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令哪些是数据)

指令和数据都可以送到运算器进行运算,即由指令组成的程序是可以修改的。

(2)存储器是按地址访问的线性编址的一维结构,每个单元的位数是固定的。

(3)指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。操作数本身无数据类型的标志,它的数据类型由操作码确定。

(4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。指令在存储器中按其执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址。指令计数器只有一个,一般按顺序递增,但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。

(5)以运算器为中心,I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器。

(6)数据以二进制表示。

然而由于传统冯.诺依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。

电脑的信息数据采用二进制进行编码,将数据输入电脑时,是一个一个地按地址对号先后入座,经计算、处理,然后输出结果,而不是将数据同时输入电脑。将数据一个一个地输入和处理的方式被称为串行方式;将数据同时输入和处理的方式,被称为并行方式。串行方式比并行方式所需的各部件之间的互联线数目大大减少,从而简化了电路,使目前超大规模集成电路得以实现。但是,却使电脑丧失了实时处理的能力,因为,串行方式延长了数据输入和处理的时间,从而限制了电脑的计算处理速度,这就是所谓冯诺依曼"瓶颈"问题