冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理2.冯诺依曼计算机的工作原理*存储系统构建与快速访问存储程序:将程序存放在计算机的存储器中*指令系统、控制器设计等程序控制: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

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2.冯诺依曼计算机的工作原理

*存储系统构建与快速访问

存储程序:将程序存放在计算机的存储器中

*指令系统、控制器设计等

程序控制: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。

 

3.冯诺依曼计算机的组成(硬件+软件)

1)硬件系统(总体图)

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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

 

1)硬件系统–运算器

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

 

 算数运算:加减乘除等

逻辑运算:与、或、非、移位等

基本结构:ALU(算数逻辑单元)、寄存器、连接通路

 

 1)硬件系统–控制器

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 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、时许

控制信号的产生方式:微程序、硬布线

 

1)硬件系统–存储器

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

 

功能:存储原程序、原数据、运算中间结果

 

工作模式:读/写

 

工作原理:按地址访问,读/写数据

 

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

 

比如:1K=1024byte=210  byte    地址线为10

 

 

 

 

 1)硬件设备–输入/输出设备

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

 

 输入设备:向计算机输入数据(键盘、鼠标、网卡、扫描仪等)

输出设备:输出处理结果(显示器、声卡、网卡、打印机等)

 

2)软件系统

对软件的理解:

*可运行的思想和内容的数字化

  思想:算法、规律、方法—程序表达

  内容:图形、图像、数据、声音、文字等被处理的对象

*软件的表现形式:程序和数据(以二进制表示的信息)

*软件的核心:算法

 

2)软件系统

分类:

*系统软件:如操作系统、网络系统和编译系统

*支持软件:开发工具、界面工具等

*应用软件:字处理软件、游戏软件等

 

3)硬件与软件系统间的关系

*相互依存

  硬件是软件运行的基础,软件的正常运行是硬件发挥作用的重要途经。计算机系统必须要匹配完善的软件系统才能正常工作,且应充分发挥其硬件的功能

*逻辑等效性

  某些功能既可由硬件实现,也可由软件来实现

*协同发展

  软件随硬件技术的迅速发展而发展,而软件的不断发展与完善又促进硬件的更新,两者密切得交织发展,缺一不可。

 

4.计算机得层次结构

 

应用程序–》高级语言–》汇编语言–》操作系统–》指令集架构层–》微代码层–》硬件逻辑层

 

学习计算机原理处于  指令集架构层  阶段

 

不同用户处在不同层次

不同层次具有不同属性

不同层次使用不同工具

不同层次代码效率不同

 

透明性概念:

*本来存在得事物或属性,从某个角度去看,却好像不存在

*如硬件得特性对C语言程序设计者而言就具有透明性

 

系统观:

*当硬件结构发生变化时要想到可能对软件产生的影响

*不同类型的软件对硬件有不同的要求

*编程的CPU硬件相关性,编程应查阅对应CPU的编程手册。

 

软/硬件的分界线

 

*分界线就是  指令集架构层

*分界线即软、硬件的接口,是指令操作硬件的入口

*指令格式及指令的设计与硬件关联!

 

例题:

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

 

冯诺依曼结构的基本原理_冯诺依曼机工作原理

 

解:访问1GB的空间需要30根地址线,256GB就是256 x 1GB,256需要8根地址线,所以加一起就是38根。

 

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