冯诺依曼结构的主要思想

如题所述

冯诺依曼结构的主要思想是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。

一、简述

冯·诺依曼和同事们设计出了一个完整的现代计算机雏形,并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。冯·诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑,标志着计算机时代的真正开始。

二、冯诺依曼结构

1、冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。

2、数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

三、特点

1、现代计算机发展所遵循的基本结构形式始终是冯·诺依曼机结构。这种结构特点是“程序存储,共享数据,顺序执行”,需要CPU从存储器取出指令和数据进行相应的计算。主要特点有:单处理机结构,机器以运算器为中心;采用程序存储思想。

2、指令和数据一样可以参与运算;数据以二进制表示;将软件和硬件完全分离;指令由操作码和操作数组成;指令顺序执行。

四、局限

1、CPU与共享存储器间的信息交换的速度成为影响系统性能的主要因素,而信息交换速度的提高又受制于存储元件的速度、存储器的性能和结构等诸多条件。传统冯·诺依曼计算机体系结构的存储程序方式造成了系统对存储器的依赖。

2、CPU访问存储器的速度制约了系统运行的速度。集成电路IC芯片的技术水平决定了存储器及其他硬件的性能。为了提高硬件的性能,以英特尔公司为代表的芯片制造企业在集成电路生产方面做出了极大的努力,且获得了巨大的技术成果。

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