重学计算机组成原理(一) —— 冯诺伊曼结构

重学计算机组成原理(一) —— 冯诺伊曼结构背景介绍第一台通用电子计算机 ENIACEDVAC 冯诺伊曼关于 EDVAC 的报告草案 即是冯诺伊曼结构计算机的起始 EDSACUNIVAC 冯诺伊曼结构要点在冯诺依曼署名的 EDVAC 设计草案 中

大家好,欢迎来到IT知识分享网。

背景介绍

第一台通用电子计算机 ENIAC

EDVAC -> 冯诺伊曼关于EDVAC的报告草案,即是冯诺伊曼结构计算机的起始

EDSAC

image-20200606121310293

UNIVAC

image-20200606121433567

image-20200606121539352

image-20200606121636932

冯诺伊曼结构要点

在冯诺依曼署名的《EDVAC设计草案》中,论述了计算机结构的设计要点

  1. 计算机应由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备共5个部分组成
  2. 数据和程序均以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由存储器的地址指定
  3. 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以执行

在EDVAC之前,如ENIAC计算机,采用的是10进制,并且计算程序是用开关连线来实现的。冯诺伊曼提出,程序应该存放在存储器中,而不应该用开关连线来实现,这就是存储程序的概念

image-20200606122938444

冯诺伊曼结构和现代计算机

image-20200606123609570

类比

image-20200606124038824

冯诺伊曼结构计算机的工作原理

image-20200606124214026

其余扩展

image-20200606122646043

image-20200606122752559

image-20200606122900311

计算机运转类比

image-20200606124955406

image-20200606125029721

计算机结构的简化模型

  • 存储器

    image-20200606125857499

  • 控制器

    image-20200606130100593

    image-20200606130143279

  • 运算器

    image-20200606130234902

    image-20200606130358182

    模型机的整体结构

    image-20200606131017743

计算机执行指令的过程

指令格式:ADD R0, [6]

表示将通用寄存器R0的内容,和地址为6的存储单元的内容,相加

运算结果会默认写回到第一个操作数,即R0

计算机输入和输出

image-20200606153549820

image-20200606154708737

image-20200606154549590

冯诺伊曼结构的具体实现

冯诺依曼计算机的主要构成

重学计算机组成原理(一) —— 冯诺伊曼结构

image-20200606155857067

计算机启动时,通过北桥,南桥,访问到只读存储器BIOS芯片。严格来说,BIOS不属于存储器部分,而属于外部记录介质,就像早期计算机的穿孔纸带。

南北桥架构

image-20200606160557510

其中红色箭头表示传输压力很大的通道,绿色箭头表示传输压力相对不大的通道

由于CPU对主存的访问是系统的瓶颈,所以随后把北桥中的主存控制器,移到了CPU中,就大大提高了CPU访问主存的速度

image-20200606161058370

除了CPU和主存的访问之外,下一个要解决的就是CPU与显卡的访问,于是在之后的演进中,把PCIe控制器,也纳入到了CPU中。如此以来,北桥中最重要的一些部件,都被集成到了CPU中,于是,北桥就没有存在的必要了。于是,将北桥中剩余的功能,和南桥芯片整合到一起之后,南北桥架构就消失了。个人PC的主板,由三片式的架构,缩减成了两片式。由于没了北桥,所以南桥这个名称听着比较奇怪,所以就给它改名叫了PCH

image-20200606161535731

那么可不可以在两片式的基础上,继续缩减呢? => 系统芯片(System-on-a-Chip) SoC

image-20200606162327775

摩尔定律

image-20200606162559596

image-20200606162632844

image-20200606162725407

image-20200606162749777

小结:

image-20200606162839687

image-20200606164419250

image-20200606164548670

免责声明:本站所有文章内容,图片,视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成,不代表本站观点,不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益,请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。 本文来自网络,若有侵权,请联系删除,如若转载,请注明出处:https://haidsoft.com/132475.html

(0)
上一篇 2025-07-31 13:45
下一篇 2025-07-31 14:00

相关推荐

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注微信