馮諾依曼結構主要思想

最重要的思想：“存儲程序(Stored-program)”

工作方式： 任何要計算機完成的工作都要先被編寫成程序，然后將程序和原始數據送入主存并啟動執行。一旦程序被啟動，計算機應能在不需要操作人員的干預下，自動完成逐條取出指令和執行指令的任務。

幾乎現代所有通用計算機大都采用馮諾依曼結構

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馮諾依曼結構的主要思想

1、計算機應由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個基本部件組成。

2、各基本部件的功能是：

存儲器不僅能存放數據，而且也能存放指令，形式上兩者沒有區別，但計算機應能區分數據還旨令：

控制器應能自動取出指令來執行，

運算器應能進行加/減／乘/除四種基本算術運算，并且也能進行一些邏輯運算和附加運算·

操作人員可以通過輸入設備、輸出設備和主機進行通信。

3、內部以二進制表示指令和數據。每條指令由操作碼和地址碼兩部分組成。操作碼指出操作類型，地址碼指出操作數的地址。由一串指令組成程序。

現代計算機結構模型及工作原理

現代計算機結構模型

與馮諾依曼結構幾乎一樣

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MAR: memory address register 主存的地址存儲器
MDR：memory data register 主存數據寄存器
ALU：arithmetic and logic unit 算數邏輯部件, 能實現多組算術運算和邏輯運算的組合邏輯電路
GPR: general purpose register 通用寄存器 可用于傳送和暫存數據，也可參與算術邏輯運算，并保存運算結果。 GPRs 通用寄存器組（由若干通用寄存器組成，早期就是累加器）
PC: program counter 程序計數器
CPU: central processing unit
IR: Instruction Register指令寄存器

舉例對比

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從機器語言到高級編程語言

機器語言

所有信息都是0/1序列，記錄在紙帶或卡片上
【輸入】：按鈕、開關
【輸出】：指示燈
缺點：書寫閱讀困難！

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匯編語言

用符號表示跳轉位置和變量位置

• 用助記符表示操作碼 ： add
• 用標號表示位置： L0
• 用助記符表示寄存器
  
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優點：

• 不用因為增減指令而需要修改其他指令
• 不用記憶指令編碼，編寫方便
• 可讀性比機器強

缺點：
必須將匯編語言轉化為機器語言，需要匯編程序來完成

機器語言和匯編語言都是面向機器結構的語言，故他們統稱為**機器級語言**

高級語言

與機器結構無關
面向算法描述，比機器級語言描述能力強得多
有“面向過程”和“面向對象”之分
有兩種轉換方式：“編譯”和“解釋”

• 編譯程序(Complier)：將高級語言源程序轉換為機器級目標程序，執行時只要啟動目標程序即可（如C語言，生成可執行文件）
• 解釋程序(Interpreter)：將高級語言語句逐條翻譯成機器指令并立即執行，不生成目標文件

程序的開發和執行及其支撐環境

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匯編指令和機器指令是一一對應的

支撐環境

支撐程序開發和運行的環境由系統軟件提供
系統軟件：操作系統+語言處理系統

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編程語言和計算機系統層次

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