存儲程式計算機

存儲程式計算機

存儲程式計算機最早是由著名數學家馮·諾依曼等人在1946年總結並明確提出來的,因此又被稱為馮·諾依曼計算機。

(圖)存儲程式計算機存儲程式計算機

存儲程式計算機最早是由著名數學家馮·諾依曼等人在1946年總結並明確提出來的,因此又被稱為馮·諾依曼計算機

簡介

馮·諾依曼型計算機

(圖)存儲程式計算機存儲程式計算機

現代計算機的基本結構是由美藉匈牙利科學家馮· 諾依於1946年提出的。迄今為止所有進入實用的電子計算機都是按馮· 諾依曼的提出的結構體系和工作原理設計製造的,故又統稱為“馮·諾依曼型計算機”。其要點為:
1.計算機完成任務是由事先編號的程式完成的;
2.計算機的程式被事先輸入到存儲器中,程式運算的結果,也被存放在存儲器中。
3.計算機能自動連續地完成程式
4.程式運行的所需要的信息和結果可以通輸入\輸出設備完成。
5.計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備所組成;

馮·諾依曼理論

1944年,美籍匈牙利數學家 馮•諾依曼 提出計算機基本結構和工作方式的構想,為計算機的誕生和發展提供了理論基礎。時至今日,儘管計算機軟硬體技術飛速發展,但計算機本身的體系結構並沒有明顯的突破,當今的計算機仍屬於馮•諾依曼架構。

(關於這個構想 有一個有趣的故事:1944年仲夏的一個傍晚,戈德斯坦來到阿貝丁車站,等候去費城的火車,突然看見前面不遠處,有個熟悉的身影向他走過來。來者正是聞名世界的大數學家馮·諾依曼。天賜良機,戈德斯坦感到絕不能放過這次偶然的邂逅,他把早已埋藏在心中的幾個數學難題,一古腦兒倒出來,向數學大師討教。數學家和藹可親,沒有一點架子,耐心地為戈德斯坦排憂解難。聽著聽著,馮·諾依曼不覺流露出吃驚的神色,敏銳地從數學問題里,感到眼前這位青年身邊正發生著什麼不尋常的事情。他開始反過來向戈德斯坦發問,直問得年輕人“好像又經歷了一次博士論文答辯”。最後,戈德斯坦毫不隱瞞地告訴他莫爾學院的電子計算機課題和目前的研究進展。

(圖)存儲程式計算機存儲程式計算機

馮·諾依曼真的被震驚了,隨即又感到極其興奮。從1940年起,他就是阿貝丁試炮場的顧問,同樣的計算問題也曾使數學大師焦慮萬分。他急不可耐地向戈德斯坦表示,希望親自到莫爾學院看一看那台尚未出世的機器。多年後,戈德斯坦回憶說:“當瓊尼看到我們正在 進行的一件工作時,他就雙腳跳到電子計算機旁”。

還有一個故事便是:在ENIAC尚未投入運行前,馮·諾依曼就已開始準備對這台電子計算機進行脫胎換的改造。在短短10個月裡,馮·諾依曼迅速把概念變成了方案。新機器方案命名為“離散變數自動電子計算機”,英文縮寫EDVAC。1945年6月,馮·諾依曼與戈德斯坦等人,聯名發表了一篇長達101頁紙洋洋萬言的報告,即計算機史上著名的“101頁報告”。這份報告奠定了現代電腦體系結構堅實的根基,直到今天,仍然被認為是現代電腦科學發展里程碑式的文獻。 )

其理論要點如下: 1、計算機硬體設備由存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備5部分組成。 2、存儲程式思想——把計算過程描述為由許多命令按一定順序組成的程式,然後把程式和數據一起輸入計算機,計算機對已存入的程式和數據處理後,輸出結果。
美籍匈牙利科學家馮·諾依曼最新提出程式存儲的思想,並成功將其運用在計算機的設計之中,根據這一原理製造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機世界上第一台馮·諾依曼式計算機是1949年研製的EDVAC,由於他對現代計算機技術的突出貢獻,因此馮·諾依曼又被稱為“計算機之父”。

構成:

其實計算機,除了存儲原理,不論何種計算機,它們都是由硬體和軟體所組成,兩者是不可分割的。人們把沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機

(圖)存儲程式計算機存儲程式計算機

硬體
計算機系統中所使用的電子線路和物理設備,是看得見、摸得著的實體,如中央處理器( CPU )、存儲器、外部設備(輸入輸出設備、I/O設備)及匯流排等。
①存儲器。主要功能是存放程式和數據,程式是計算機操作的依據,數據是計算機操作的對象。存儲器是由存儲體、地址解碼器 、讀寫控制電路、地址匯流排和數據匯流排組成。能由中央處理器直接隨機存取指令和數據的存儲器稱為主存儲器,磁碟、磁帶、光碟等大容量存儲器稱為外存儲器(或輔助存儲器) 。由主存儲器、外部存儲器和相應的軟體,組成計算機的存儲系統。 

中央處理器的主要功能是根據存儲器內的程式 ,逐條地執行程式所指定的操作。中央處理器的主要組成部分是:數據暫存器、指令暫存器、指令解碼器、算術邏輯部件、操作控制器、程式計數器(指令地址計數器 )、地址暫存器等。
外部設備是用戶與機器之間的橋樑。輸入設備的任務是把用戶要求計算機處理的數據、字元、文字、圖形和程式等各種形式的信息轉換為計算機所能接受的編碼形式存入到計算機內。輸出設備的任務是把計算機的處理結果以用戶需要的形式(如螢幕顯示、文字列印、圖形圖表、語言音響等)輸出。輸入輸出接口是外部設備與中央處理器之間的緩衝裝置,負責電氣性能的匹配和信息格式的轉換。
軟體
對能使計算機硬體系統順利和有效工作的程式集合的總稱。程式總是要通過某種物理介質來存儲和表示的 ,它們是磁碟、磁帶、程式紙、穿孔卡等,但軟體並不是指這些物理介質,而是指那些看不見、摸不著的程式本身。可靠的計算機硬體如同一個人的強壯體魄,有效的軟體如同一個人的聰穎思維。 
計算機的軟體系統可分為系統軟體和套用軟體兩部分。系統軟體是負責對整個計算機系統資源的管理、調度、監視和服務。套用軟體是指各個不同領域的用戶為各自的需要而開發的各種應用程式。計算機軟體系統包括:
作業系統 :系統軟體的核心,它負責對計算機系統內各種軟、硬資源的管理、控制和監視。
②資料庫管理系統:負責對計算機系統內全部檔案、資料和數據的管理和共享。
③編譯系統:負責把用戶用高級語言所編寫的源程式編譯成機器所能理解和執行的機器語言
④網路系統:負責對計算機系統的網路資源進行組織和管理,使得在多台獨立的計算機間能進行相互的資源共享和通信。
標準程式庫:按標準格式所編寫的一些程式的集合,這些標準程式包括求解初等函式、線性方程組、常微分方程、數值積分等計算程式。
服務性程式:也稱實用程式。為增強計算機系統的服務功能而提供的各種程式 ,包括對用戶程式的裝置、連線、編輯、查錯、糾錯、診斷等功能。為了使計算機能算得快和準、記得多和牢,數十年來,對提高單機中的中央處理器的處理速度和精度,對提高存儲器的存取速度和容量作了許多改進,如:增加運算器的基本字長和提高運算器的精度;增加新的數據類型,或對數據進行自定義,使數據帶有標誌符,用以區別指令和數,及說明數據類型;在 CPU 內增設通用暫存器、採用變址暫存器、增加間接定址功能和增設高速緩衝存儲器和採用堆疊技術;採用存儲器交叉存取技術及虛擬存儲器技術;採用指令流水線和運算流水線;採用多個功能部件和增設協處理器等。

功能特點

把需要的程式和數據送至計算機中。

(圖)存儲程式計算機存儲程式計算機

必須具有長期記憶程式、數據、中間結果及最終運算結果的能力。
能夠完成各種算術、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力。
能夠根據需要控制程式走向,並能根據指令控制機器的各部件協調操作。
能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。
為了完成上述的功能,計算機必須具備五大基本組成部件,包括:
輸入數據和程式的輸入設備記憶程式和數據的存儲器完成數據加工處理的運算器控制程式執行的控制器輸出處理結果的輸出設備

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們