02计算机硬件的基本组成[中章]

冯诺依曼机

早期的计算机需要手动接线(程序员一步一步告诉计算机下一步要做什么)
这导致浪费了很多时间，于是冯诺依曼提出了

储存程序

“存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器

然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直
至程序执行结束。

按照传递的顺序进行说明：

  1. 输入设备:将信息转换成机器能识别的形式

  2. 运算器：中转到储存器

  3. 存储器：存储数据和程序

  4. 数据流回运算器：进行算术运算和逻辑运算

  5. 输出设备：把结果转换成人能看得懂的数据

单独的一条：
控制器：指挥程序运行(涉及到每一步)，程序指令的解析

在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的



冯诺依曼计算机的特点

  1. 计算机有五大部件组成(统称为I/O设备，输入输出设备)
  2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
  3. 指令和数据用二进制表示
  4. 指令由操作码(加减乘除)和地址码(我们要操作的数据存储在内存的什么地址中)组成
  5. 存储程序
  6. 以运算器为中心(输入/输出设备与存储器之间
    的数据传送通过运算器完成)

一个类比

可以看到，这种方案是低效的，每一步都需要经过我们的运算器(生产加工部门)

找到了缺点，就有办法改进，于是我们就有了现代计算机结构

现代计算机结构

以往的设备都是由运算器作为核心，如今的计算机以存储器作为核心，这样可以空出更多的空间，来让运算器做出更多的运算

现代计算机:以存储器为中心

其中运算器和控制器通常在制成芯片的时候会集成在一起,整合了这两个功能的芯片我们就叫CPU

CPU=运算器+控制器

简化后的图解

控制器

  • CPU包括控制器和运算器
  • 控制器通过控制线告诉运算器需要进行什么样的运算
  • 同时控制器告诉主存储器进行读写
  • 控制器控制输入输出设备的启动和停止

主存储器

  • 主存储器与CPU之间进行数据的交换
  • IO设备会直接和主存储器进行交换操作

其中主存储器和CPU在一起叫主机

图解

主存(内存)和辅存(机械硬盘，固态硬盘)都可以统称为存储器

注意，只有内存才能算主机，机械硬盘属于IO设备



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