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1.2.1 冯·诺依曼思想

1946年,冯·诺依曼等3人共同发表一篇题为“电子计算机装置逻辑结构初探”的论文,在文中详细描述了计算机的逻辑设计、指令修改的概念以及计算机的电子电路,提出了一个完整的现代计算机雏形,如图1-1所示。

图1-1 典型的冯·诺依曼计算机体系结构图

冯·诺依曼结构规定控制器是根据存放在存储器中的程序工作,即计算机的工作过程就是运行程序的过程。为了使计算机能正常工作,程序必须预先存放在存储器中。这就是存储程序的概念。冯·诺依曼结构的特点归纳如下:

①计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

②指令和数据以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访。

③指令和数据均用二进制数表示。

④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

⑤指令在存储器内按顺序存放。通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

⑥机器以运算器为中心,输入/输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

而现代计算机与早期计算机相比在结构上还是有不少变化的,如从以运算器为中心改为以存储器为中心,如图1-2所示。但就其结构原理来说,目前绝大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上。冯·诺依曼型计算机的这种工作方式称为控制驱动。控制驱动是由指令流来驱动数据流的。

图1-2 以存储为中心的计算机体系结构图