‘壹’ 冯诺依曼型计算机的五大组成部分及各部分的功能
冯诺依曼型电脑的五大组成部分和各部分的功能如下:
运算器:计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。
控制器:由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
运算器和控制器统称中央处理器,也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏。
存储器:存储器分为内存和外存。内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。外存就像笔记本一样,用来存放一些需要长期保存的程序或数据,断电后也不会丢失,容量比较大,但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序,处理外存中的数据时,需要先把外存里的数据读入内存,然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。
存储器:分为内存和外存。
1.
内存:内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。
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外存:外存就像笔记本一样,用来存放一些需要长期保存的程序或数据,断电后也不会丢失,容量比较大,但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序,处理外存中的数据时,需要先把外存里的数据读入内存,然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。
输入设备:输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘,鼠标,摄像头,扫描仪,光笔等都属于输入设备。
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键盘:键盘是电脑中不可缺少的输入设备,用户可以通过键盘输入命令和数据,并可通过它控制电脑的运行。常见的键盘大多是101或104键的,一些较为新颖的104键盘往往带有两个Windows键和一个应用程序键,以提高在Win7操作系统上操作电脑的效率。这些键可以分为大键盘区、编辑键区、功能键区和小键盘区。
2.
鼠标:鼠标是电脑中重要的输入设备,它能方便地把鼠标指针准确定位在我们指定的屏幕位置,很方便地完成各种操作。
输出设备:是计算机硬件系统的终端设备,用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。
1.
显示器:显示器是电脑基本的输出设备,是整个电脑硬件系统中不可缺少的部分。它可以把电脑的运行结果显示出来。
2.
打印机:打印机也是一种常用的输出设备。因为显示器上显示的内容一旦关机就看不见了,也不方便把显示器搬来搬去给别人阅读,所以我们还是需要用打印机把自己的工作成果打印出来。
‘贰’ 冯诺依曼计算机以什么为中心结构
可以参考这个:
冯·诺依曼提出了在数字计
算机内部的存储器中存放程序的概念(Stored Program Concept),这是所有现代电子计算机的模板,被称为“冯· 诺依曼结构”,按这一结构建造的电脑称为存储程序计算机(Stored Program Computer),又称为通用计算机。冯·诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成,它的的特点是:程序以二进制代码的形式存放在存储器中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按照执行的顺序进行存储;以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面,但是存在一定的局限性。
‘叁’ 计算机组成原理结构
一、计算机的组成及学习大纲
1. 计算机的组成
计算机的三大件 :CPU、内存、主板
(1)CPU,中央处理器,计算机最核心的配件,负责所有的计算。
(2)内存,你编写的程序、运行的游戏、打开的浏览器都要加载到内存中才能运行,程序读取的数据、计算的结果也都在内存中,内存的大小决定了你能加载的东西的多少。
(3)主板,存放在内存中数据需要被CPU读取,CPU计算完成后,还要把数据写入到内存中,然而CPU不能直接插在内存上,这就需要主板出马了,主板上很多个插槽,CPU和内存都是插在主板上,主板的芯片组和总线解决了CPU和内存之间的通讯问题,芯片组控制数据传输的流转,决定数据从哪里流向哪里,总线是实际数据传输的告诉公里,总线速度决定了数据的传输速度。
(4)输入/输出设备,其实有了以上三大件之后,计算机就可以跑起来了。我们日常使用的话还需要键盘、鼠标、显示器等输入/输出设备,而很多云服务器通过SSH远程登录就可以访问,就不需要配显示器、鼠标、键盘这些东西,节省成本且方便维护。
(5)硬盘,有了硬盘数据才能长久的保存下来,大部分还会给自己的机器配上机箱和风扇,解决灰尘和散热问题,不过这些也不是必须的,用纸板和电风扇替代也一样可以用。
(6)显卡,显卡里有GPU图形处理器,主要负责图形渲染,使用图形界面操作系统的计算机,显卡是必不可少的。现在的主板都带了内置的显卡,如果想玩游戏、做图形渲染,一般需要一张单独的显卡,插在主板上。
2. 冯·诺依曼体系
现代计算机的硬件基础架构都是依赖于冯诺依曼提出的冯诺依曼体系结构,现代计算机的核心架构可以抽象为五个基础组件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
具体到现代计算机,运算器和控制器组成了现代计算机的CPU,存储器对应着内存和硬盘,主板控制着CPU、内存、硬盘、输出/输出设备之间的通讯。
冯诺依曼体系结构也叫做存储程序计算机,即可编程、可存储的计算机。
任何一台计算机的任何一个部件都可以归到运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备中,而所有的现代计算机也都是基于这个基础架构来设计开发的。
冯诺依曼体系结构确立了我们现代计算机的硬件基础架构,学习计算机组成原理,就是学习和拆解冯诺依曼体系。
‘肆’ 冯·诺依曼计算机是以什么为中心的
冯·诺依曼计算机是以存储系统为中心的。
冯·诺依曼型计算机必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力;能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力;能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作;能够按照要求将处理结果输出给用户。
冯·诺依曼型计算机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制,即使有关数据巳经准备好,也必须逐条执行指令序列。而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理。
(4)以存储器为中心冯诺依曼示意图扩展阅读:
存储器是线性编址,按顺序排列的地址访问,这是有利于存储和执行机器语言,适用于数值计算。但高级语言的存储采用的是一组有名字的变量,是按名字调用变量而非按地址访问,且高级语言中的每个操作对于任何数据类型都是通用的。
不管采用何种数据结构,多维数组、二叉树还是图,最终在存储器上都必须转换成一维的线性存储模型进行存储。这些因素都导致了机器语言和高级语言之间存在很大的语义差距,这些语义差距之间的映射大部分都要由编译程序来完成,在很大程度上增加了编译程序的工作量。
冯·诺依曼体系结构计算机是为逻辑和数值运算而诞生的,它以CPU为中心,I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器,在数值处理方面已经达到很高的速度和精度,但对非数值数据的处理效率比较低,需要在体系结构方面有革命性突破。
‘伍’ 冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么它包括哪些主要组成部分
冯诺依曼型计算机的主要设计思想是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。
具体内容是:
1、计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。
2、程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由地址确定。
3、控制器根据存放在存储器中地指令序列(程序)进行工作,并由一个程序计数器控制指令地执行。控制器具有判断能力,能根据计算结果选择不同的工作流程。
(5)以存储器为中心冯诺依曼示意图扩展阅读:
一、相关特点
采用二进制形式表示数据和指令:在存储程序的计算机中,数据和指令都是以二进制形式存储在存储器中的。从存储器存储的内容来看两者并无区别.都是由0和1组成的代码序列,只是各自约定的含义不同而已。
计算机在读取指令时,把从计算机读到的信息看作是指令;而在读取数据时,把从计算机读到的信息看作是操作数。数据和指令在软件编制中就已加以区分,所以正常情况下两者不会产生混乱。
有时我们也把存储在存储器中的数据和指令统称为数据,因为程序信息本身也可以作为被处理的对象,进行加工处理,例如对照程序进行编译,就是将源程序当作被加工处理的对象。
二、体系结构
冯·诺依曼计算机 【von Neumann machine】 使用冯诺依曼体系机构的电子数字计算机。1945年6月,冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念(Stored Program Concept),这是所有现代电子计算机的模板,被称为“冯· 诺依曼结构”。
按这一结构建造的电脑称为存储程序计算机(Stored Program Computer),又称为通用计算机。冯·诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成。
它的的特点是:程序以二进制代码的形式存放在存储器中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按照执行的顺序进行存储;以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面,但是存在一定的局限性。
‘陆’ 为何现代的计算机转化为以存储器为中心
在微处理器问世之前,运算器和控制器是两个分离的功能部件,加上当时的存储器还是以磁芯存储器为主,计算机存储的信息量较少,因此早期冯·诺依曼提出的计算机结构是以运算器为中心的,其他部件通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步,人们成功地研制出了微处理器。微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一,集成到一个芯片里。
同时,随着半导体存储器代替磁芯存储器,存储容量成倍的扩大,加上需要计算机处理,加工的信息量与日俱增,以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求,甚至会影响计算机的性能。为适应发展的需要,现代计算机组织结构逐步转化为以存储器为中心的组织结构。
但是现代计算机基本结构仍然遵循冯·诺依曼思想。
(6)以存储器为中心冯诺依曼示意图扩展阅读:
第1代:电子管数字机(1946—1958年)
硬件方面,逻辑元件采用的是真空电子管,主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数万次)、价格昂贵,但为以后的计算机发展奠定了基础。
第2代:晶体管数字机(1958—1964年)
硬件方面的操作系统、高级语言及其编译程序应用领域以科学计算和事务处理为主,并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高(一般为每秒数10万次,可高达300万次)、性能比第1代计算机有很大的提高。
第3代:集成电路数字机(1964—1970年)
硬件方面,逻辑元件采用中、小规模集成电路(MSI、SSI),主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。
特点是速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显着提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。
第4代:大规模集成电路机(1970年至今)
硬件方面,逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI)。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。
由于集成技术的发展,半导体芯片的集成度更高,每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管,并且可以把运算器和控制器都集中在一个芯片上、从而出现了微处理器,并且可以用微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机,就是我们常说的微电脑或PC机。
微型计算机体积小,价格便宜,使用方便,但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面,利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片,已经制成了体积并不很大,但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。
我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后,又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河Ⅱ型通用并行巨型计算机。这一时期还产生了新一代的程序设计语言以及数据库管理系统和网络软件等。
随着物理元、器件的变化,不仅计算机主机经历了更新换代,它的外部设备也在不断地变革。比如外存储器,由最初的阴极射线显示管发展到磁芯、磁鼓,以后又发展为通用的磁盘,现又出现了体积更小、容量更大、速度更快的只读光盘(CD—ROM)。
参考资料来源:网络-冯·诺依曼结构
参考资料来源:网络-计算机系统
参考资料来源:网络-计算机
‘柒’ 冯·诺依曼结构计算机的五大基本构件包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和____。
冯·诺依曼结构计算机的五大基本构件包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和控制器。
它的的特点是:程序以二进制代码的形式存放在存储器中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按照执行的顺序进行存储;以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面,但是存在一定的局限性。
美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出程序存储的思想,并成功将其运用在计算机的设计之中,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。由于他对现代计算机技术的突出贡献,因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。
(7)以存储器为中心冯诺依曼示意图扩展阅读:
计算机系统是由硬件和软件组成的,系统软件是指能够对计算机硬件资源进行管理,其核心就是操作系统。计算机系统是由三个层次构成的,即:硬件、软件和应用软件,下层为上层功能提供支持。
计算机设计者的角度看,计算机系统实现其功能。但却是十分有意义的.这里的每一个层次都实现某项特定功能,并有一个特定的假想机器与之对应。必要时还可以调用较低层次的虚拟机来完成各种任务。
‘捌’ 冯诺依曼型计算机的体系结构
冯诺依曼计算机体系结构主要由五大部件组成:
1、存储器用来存放数据和程序;
2、运算器主要运行算数运算和逻辑运算,并将中间结果暂存到运算器中;
3、控制器主要用来控制和指挥程序和数据的输入运行,以及处理运算结果;
4、输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能够识别的信息形式,常见的有键盘,鼠标等;
5、输出设备可以将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式,如打印机输出,显示器输出等。
(8)以存储器为中心冯诺依曼示意图扩展阅读:
冯诺依曼体系结构的指令和数据均采用二进制码表示;指令和数据以同等地位存放于存储器中,均可按地址寻访;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所在存储器中的位置;指令在存储器中按顺序存放,通常指令是按顺序执行的,特定条件下,可以根据运算结果或者设定的条件改变执行顺序;机器以运算器为中心,输入输出设备和存储器的数据传送通过运算器。
冯.诺依曼计算机是依据冯·诺伊曼结构设计出的计算机,又称存储程序计算机。冯·诺伊曼结构(von Neumann architecture),也称冯·诺伊曼模型(Von Neumann model)或普林斯顿结构(Princeton architecture),是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的计算机设计概念结构。
冯·诺依曼型计算机一般具有以下五个功能:必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力;能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力;能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作;能够按照要求将处理结果输出给用户。