冯诺依曼体系结构工作原理与组成

冯诺依曼体系结构与工作原理内容：1.1冯诺依曼体系构成1.2冯诺依曼的工作原理重点：冯诺依曼体系结构（掌握）学习目标：是要对冯诺依曼体系结构与工作原理有一个全面的认识。难点：冯诺依曼体系工作原理（理解）冯诺依曼体系结构与工作原理冯诺依曼体系结构与工作原理休闲娱乐、工作、生活、网购、国防……思考题：计算机可以做什么？给您印象是？现在计算机给人印象是无所不能！这一切得益于计算机技术和网络信息技术的发展！而冯诺依曼体系结构为计算机发展奠定了基础！1.1冯诺依曼体系结构1.计算机组成是人眼可见的，而计算机体系结构是人眼看不见的东西，它是一个复杂的系统，在它内部存在多级的层次结构。2.计算机组成是计算机的外部，是使用人员所关心的系统硬件指标参数；而计算机实现是计算机的内部，是制造人员关心的内容凭您直观的感觉，计算机由哪几部分组成？1.1冯诺依曼体系结构用户级高级语言级汇编语言级系统软件级机器级控制级数字逻辑级应用软件系统软件软硬件界面物理机虚拟机硬件固件硬件直接执行Level0(门电路、电子线路)Level1(微程序或硬布线)Level2(指令集结构ISA)Level3(操作系统、库代码)Level4(汇编语言代码)Level5(C++，Java，等)Level6(可执行程序)计算机系统按语言级分为七层：计算机的实现半导体技术制造技术封装技术装配技术电源技术冷却技术……61.1冯诺依曼体系结构几个基本概念间的关系体系结构、计算机组成、计算机实现计算机体系结构计算机组成操作系统指令系统应用程序计算机实现由图示可见，体系结构在整个计算机系统中占据核心地位1.1冯诺依曼体系结构—冯∙诺依曼理论的要点：1)存储程序2)顺序执行3)采用二进制十进制→计算机指令冯∙诺依曼提出二进制机器码表示计算机指令格式？1.1冯诺依曼体系结构运算器（ALU，ArithmeticLogicUnit）—冯∙诺依曼计算机组成（五大部分）：控制器（Controler）存储器（Memory）输入设备（InputUnit）输出设备（OutputUnit）1.1冯诺依曼体系结构冯诺依曼体系结构有以下特点：计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示；指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中；顺序执行程序的每一条指令；计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。1.2冯诺依曼体系工作原理冯诺依曼体系结构的计算机必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中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1.2冯诺依曼体系工作原理开始取指令指令译码执行指令冯诺依曼体系工作原理（CPU工作原理）：程序的执行过程实际上是不断地取出指令、分析指令、执行指令的过程。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。数据流指令流控制流CPU1.2冯诺依曼体系工作原理冯诺依曼体系结构计算机功能图1.2冯诺依曼体系工作原理计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制，按照程序编排的顺序，一步一步地取出命令，自动地完成指令规定的操作。基本过程如下：1、预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据输入到计算机内存中，每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地方去等步骤。2、计算机在运行时，先从内存中取出第1条指令，通过控制器的译码器接受指令的要求，再从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等，然后再按地址把结果送到内存中去。1.2冯诺依曼体系工作原理接下来，取出第2条指令，在控制器的指挥下完成规定操作，依此进行下去，直到遇到停止指令。3、计算机中基本上有两股信息在流动。一种是数据，即各种原始数据、中间结果和程序等。另一种信息是控制信息，它控制机器的各部件执行指令规定的各种操作。小结本节主要介绍了冯诺依曼体系的结构组成和基本原理，重点论述了它的基本组成和要点，并对它的工作过程作了概述。冯诺依曼体系是现代计算机的基础，现在大多计算机仍是冯.诺依曼计算机的组织结构，只是作了一些改进而已，并没有从根本上突破冯体系结构的束缚。