自计算机诞生70多年以来,新的技术和应用层出不穷,计算机的性能发生了翻天覆地的变化,但是计算机的基本体系结构和基本工作原理并没有太大改变,仍然遵循冯·诺依曼于1946年6月在《关于电子计算装置逻辑结构初探》的报告中提出的“以二进制计数制、存储程序和程序控制”为核心的设计思想。
冯·诺依曼型计算机的特点可归纳如下:
(1)采用二进制数表示指令和数据。计算机中采用二进制数表示指令和数据的好处主要有:
首先,由于二进制数只有两个数字符号1和0,便于电子器件的表示。例如,由两个晶体三极管等电子元件组成的双稳态电路,电容的充电和放电状态、电子开关的闭合与断开等,都能方便地表示二进制数。
其次,二进制数的运算规则简单,容易用电子电路实现,其运算的速度也快。例如,实现两个一位二进制数相乘,只需用一个二输入的与门电路即可实现。(www.xing528.com)
最后,二进制数是逻辑设计的便利工具。二进制数使用数字符号1和0,正好与逻辑推理的真和假相对应。因此,采用二进制数便于计算机进行逻辑运算。计算机能进行逻辑运算,具有逻辑判断能力,是计算机得到广泛应用必备的功能。
(2)存储程序控制。计算机是通过执行人们给出的指令序列来解决问题的机器。所谓指令,就是要计算机执行某种操作的命令(例如,加法运算、无条件转移等)。而程序就是解决某一问题的指令序列。
存储程序控制是指人们将编制好的解题程序和要处理的原始数据预先存入计算机的内存储器中(称为存储程序)。计算机将存放在内存储器的指令逐条取出执行,执行过程中根据指令的性质对原始数据或者程序执行中产生的中间数据进行处理,最终得到运算结果。在整个程序执行过程中,指令的读取、译码和执行都是自动完成的,不需要人工干预。整个计算过程都是在程序的控制下自动进行的,这个过程称为程序控制。存储程序和程序控制统称为存储程序控制。
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