馮諾依曼計算機的運行原理

馮諾依曼機的思想:

1.運算 和 存儲 分離
2.計算機指令和數據以同等地位存在存儲器中,可以按地址訪問,連續自動執行。
3.五大部件:運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備( 以運算器爲中心,控制器解釋指令,運算器負責執行指令,存儲器用於保 存程序與數據)
4.指令和數據用二進制表示,指令 = 操作碼+地址碼
5.指令在存儲器內順序存放,通常順序執行,在特定條件下可根據運算結果和條件改變執行順序

以運算器爲核心的計算機

在這裏插入圖片描述

實線是數據線,虛線是控制線
控制線是雙向的,既要發出控制信息控制各個部件,又要接受各個部件的反饋信息,但是給每一個部件發控制信號時不能接受他的反饋信號,要等到發送完之後才能接受。

運行方式
·輸入:輸入的信息經過運算器進行存儲
·輸出:存儲器中的信息經過運算器進行輸出
控制器能夠控制其他設備
缺點:當在進行輸入輸出時,運算器被佔用,計算機不能夠進行計算;當在進行計算時,不能夠進行存儲。存儲和計算有矛盾。
爲了解決問題,馮諾依曼機發展爲以存儲器爲核心

以存儲器爲核心的馮諾依曼機

存儲器有很多個存儲單元,在一部分存儲單元進行輸入輸出時,另外一部分存儲單元可以進行運算程序的執行。可以實現輸入輸出與程序計算並行的工作。
在這裏插入圖片描述

加粗的黃線是數據線。黑色的實線和虛線分別代表控制線和反饋線,發信號和接受反饋可同時進行
先把大量的輸入數據導入內存(存儲器),因爲內存與運算器的交互速度比I/O設備要快的多,通過內存與運算器交換數據,運算器對內存中的數據批量處理,最後通過輸出設備導出數據。顯然一大塊的傳輸數據的速度大於一小段的操作。

運行方式
1.控制器開始工作
2.控制器發送指令地址到存儲器,(開機後,指令都是存放在內存中的)
3.存儲器取出收到地址中的指令,併發送到控制器分析指令
4.控制器執行指令,將操作碼發到運算器,將操作數送在地址碼發到存儲器
5.存儲器取出操作數,併發往運算器
6.控制器發送下一條指令地址,開始重複 1,直至到結束指令、
指令的操作關注計算機組成原理之指令系統。

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