[计算机组成原理] 冯诺依曼结构原理及层次结构分析

一、冯诺依曼简介

• 因提出“离散变量自动电子计算机方案”-EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer），被称为“计算机之父”，该方案至今仍为计算机设计者所遵循；
• 是20世纪最重要的数学家之一，因其在现代计算机、博弈论等领域的重大贡献成为美国科学院院士。

二、冯诺依曼计算机的工作原理

1、存储程序（存储系统构建与快速访问）

将程序存放在计算机的存储器中；

2、程序控制（指令系统、控制器设计等）

按指令地址访问存储器并取出指令，经译码依次产生指令执行所需的控制信号，实现对计算的控制，完成指令的功能。

三、冯诺依曼计算机的组成（硬件+软件）

1、硬件系统

总体图

主机：CPU（运算器+控制器）、内存
外设：输入设备、输出设备、外存储器
总线：地址线、数据线、控制线

运算器

算术运算：加、减、乘、除法等
逻辑运算：与、或、非、移位等
基本结构：ALU（Arithmetic Logical Unit）、寄存器、连接通路

注重功能与结构的关系？
---- 指令、数据类型、性能要求等

控制器

基本功能：产生指令执行过程所需要的所有控制信号、控制相关功能部件执行相应操作；
控制信号的形式：电平信号、脉冲信号
产生控制信号的依据：指令、状态、时序；
控制信号的产生方式：微程序、硬布线

存储器