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馮諾伊曼,什么是馮諾依曼原理

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1,什么是馮諾依曼原理

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1946年存儲(chǔ)程序原理,把程序本身當(dāng)作數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)待,程序和該程序處理的數(shù)據(jù)用同樣的方式儲(chǔ)存,馮·諾依曼和同事們?cè)O(shè)計(jì)出了一個(gè)完整的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)雛形,并確定了存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)的五大組成部分和基本工作方法。馮·諾依曼的這一設(shè)計(jì)思想被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑,標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開(kāi)始。 雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快,但“存儲(chǔ)程序原理”至今仍然是計(jì)算機(jī)內(nèi)在的基本工作原理。自計(jì)算機(jī)誕生的那一天起,這一原理就決定了人們使用計(jì)算機(jī)的主要方式——編寫程序和運(yùn)行程序。科學(xué)家們一直致力于提高程序設(shè)計(jì)的自動(dòng)化水平,改進(jìn)用戶的操作界面,提供各種開(kāi)發(fā)工具、環(huán)境與平臺(tái),其目的都是為了讓人們更加方便地使用計(jì)算機(jī),可以少編程甚至不編程來(lái)使用計(jì)算機(jī),因?yàn)橛?jì)算機(jī)編程畢竟是一項(xiàng)復(fù)雜的腦力勞動(dòng)。但不管用戶的開(kāi)發(fā)與使用界面如何演變,“存儲(chǔ)程序原理”沒(méi)有變,它仍然是我們理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能與特征的基礎(chǔ)。

什么是馮諾依曼原理

2,馮諾依曼體系的核心思想

馮諾依曼是:數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 采用二進(jìn)制作為計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ),以0、1代表數(shù)值。不采用人類常用的十進(jìn)制計(jì)數(shù)方法,二進(jìn)制使得計(jì)算機(jī)容易實(shí)現(xiàn)數(shù)值的計(jì)算。 程序或指令的順序執(zhí)行,即預(yù)先編好程序,然后交給計(jì)算機(jī)按照程序中預(yù)先定義好的順序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。
馮.諾依曼計(jì)算機(jī)的核心思想是存儲(chǔ)程序。1945年6月,馮·諾依曼提出了在數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中存放程序的概念(stored program concept),這是所有現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的范式,被稱為“馮· 諾依曼結(jié)構(gòu)”,按這一結(jié)構(gòu)建造的電腦稱為存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)(stored program computer),又稱為通用計(jì)算機(jī)。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備組成,它的的特點(diǎn)是:程序以二進(jìn)制代碼的形式存放在存儲(chǔ)器中;所有的指令都是由操作碼和地址碼組成;指令在其存儲(chǔ)過(guò)程中按照?qǐng)?zhí)行的順序;以運(yùn)算器和控制器作為計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的中心等。馮諾依曼計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)的處理和控制方面,但是存在一些局限性。

馮諾依曼體系的核心思想

3,馮諾依曼是什么人

美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼最新提出程序存儲(chǔ)的思想,并成功將其運(yùn)用在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)之中,根據(jù)這一原理制造的計(jì)算機(jī)被稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī),世界上第一臺(tái)馮·諾依曼式計(jì)算機(jī)是1949年研制的EDSAC,由于他對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的突出貢獻(xiàn),因此馮·諾依曼又被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。 對(duì)馮·諾依曼聲望有所貢獻(xiàn)的最后一個(gè)課題是電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化理論。 早在洛斯·阿拉莫斯,馮·諾依曼就明顯看到,即使對(duì)一些理論物理的研究,只是為了得到定性的結(jié)果,單靠解析研究也已顯得不夠,必須輔之以數(shù)值計(jì)算。進(jìn)行手工計(jì)算或使用臺(tái)式計(jì)算機(jī)所需化費(fèi)的時(shí)間是令人難以容忍的,于是馮·諾依曼勁頭十足的開(kāi)始從事電子計(jì)算機(jī)和計(jì)算方法的研究。 1944~l945年間,馮·諾依曼形成了現(xiàn)今所用的將一組數(shù)學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)指令語(yǔ)言的基本方法,當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)(如ENIAC)缺少靈活性、普適性。馮·諾依曼關(guān)于機(jī)器中的固定的、普適線路系統(tǒng),關(guān)于“流圖”概念,關(guān)于“代碼”概念為克服以上缺點(diǎn)作出了重大貢獻(xiàn)。盡管對(duì)數(shù)理邏輯學(xué)家來(lái)說(shuō),這種安排是顯見(jiàn)的。 計(jì)算機(jī)工程的發(fā)展也應(yīng)大大歸功于馮·諾依曼。計(jì)算機(jī)的邏輯圖式,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)、速度、基本指令的選取以及線路之間相互作用的設(shè)計(jì),都深深受到馮·諾依曼思想的影響。他不僅參與了電子管元件的計(jì)算機(jī)ENIAC的研制,并且還在普林斯頓高等研究院親自督造了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。稍前,馮·諾依曼還和摩爾小組一起,寫出了一個(gè)全新的存貯程序通用電子計(jì)算機(jī)方案EDVAC,長(zhǎng)達(dá)l0l頁(yè)的報(bào)告轟動(dòng)了數(shù)學(xué)界。這一向?qū)8憷碚撗芯康钠樟炙诡D高等研究院也批準(zhǔn)讓馮·諾依曼建造計(jì)算機(jī),其依據(jù)就是這份報(bào)告。 速度超過(guò)人工計(jì)算千萬(wàn)倍的電子計(jì)算機(jī),不僅極大地推動(dòng)數(shù)值分析的進(jìn)展,而且還在數(shù)學(xué)分析本身的基本方面,刺激著嶄新的方法的出現(xiàn)。其中,由馮·諾依曼等制訂的使用隨機(jī)數(shù)處理確定性數(shù)學(xué)問(wèn)題的蒙特卡洛方法的蓬勃發(fā)展,就是突出的實(shí)例。 19世紀(jì)那種數(shù)學(xué)物理原理的精確的數(shù)學(xué)表述,在現(xiàn)代物理中似乎十分缺乏。基本粒子研究中出現(xiàn)的紛繁復(fù)雜的結(jié)構(gòu),令人眼花廖亂,要想很決找到數(shù)學(xué)綜合理論希望還很渺茫。單從綜合角度看,且不提在處理某些偏微分方程時(shí)所遇到的分析困難,要想獲得精確解希望也不大。所有這些都迫使人們?nèi)で竽芙柚娮佑?jì)算機(jī)來(lái)處理的新的數(shù)學(xué)模式。馮·諾依曼為此貢獻(xiàn)了許多天才的方法:它們大多分載在各種實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。從求解偏微分方程的數(shù)值近似解,到長(zhǎng)期天氣數(shù)值須報(bào),以至最終達(dá)到控制氣候等。 在馮·諾依曼生命的最后幾年,他的思想仍甚活躍,他綜合早年對(duì)邏輯研究的成果和關(guān)于計(jì)算機(jī)的工作,把眼界擴(kuò)展到一般自動(dòng)機(jī)理論。他以特有的膽識(shí)進(jìn)擊最為復(fù)雜的問(wèn)題:怎樣使用不可靠元件去設(shè)計(jì)可靠的自動(dòng)機(jī),以及建造自己能再生產(chǎn)的自動(dòng)機(jī)。從中,他意識(shí)到計(jì)算機(jī)和人腦機(jī)制的某些類似,這方面的研究反映在西列曼講演中;逝世后才有人以《計(jì)算機(jī)和人腦》的名字,出了單行本。盡管這是未完成的著作,但是他對(duì)人腦和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的精確分析和比較后所得到的一些定量成果,仍不失其重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。

馮諾依曼是什么人

4,簡(jiǎn)述馮諾依曼原理的基本內(nèi)容

1、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。2、存儲(chǔ)程序思想——把計(jì)算過(guò)程描述為由許多命令按一定順序組成的程序,然后把程序和數(shù)據(jù)一起輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)對(duì)已存入的程序和數(shù)據(jù)處理后,輸出結(jié)果。美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼最先提出程序存儲(chǔ)的思想,并成功將其運(yùn)用在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)之中,根據(jù)這一原理制造的計(jì)算機(jī)被稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī),由于他對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的突出貢獻(xiàn),因此馮·諾依曼又被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。擴(kuò)展資料根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī),必須具有如下功能:1、把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。2、必須具有長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。3、能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。4、能夠根據(jù)需要控制程序走向,并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。5、能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。為了完成上述的功能,計(jì)算機(jī)必須具備五大基本組成部件,包括:輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備;記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器;完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器;控制程序執(zhí)行的控制器輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備。參考資料來(lái)源:百度百科-馮·諾依曼理論
1采用二進(jìn)制數(shù)的形式表示數(shù)據(jù)和指令;2將指令和數(shù)據(jù)順序都存放在存儲(chǔ)器中;3由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成計(jì)算機(jī)。
存儲(chǔ)程序與程序控制。存儲(chǔ)程序是指人們必須事先把計(jì)算機(jī)的執(zhí)行步驟序列(即程序)及運(yùn)行中所需的數(shù)據(jù),通過(guò)一定方式輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。程序控制是指計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)能自動(dòng)地逐一取出程序中一條條指令,加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。 到目前為止,盡管計(jì)算機(jī)發(fā)展了4代,但其基本工作原理仍然沒(méi)有改變。 根據(jù)存儲(chǔ)程序和程序控制的概念,在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,實(shí)際上有兩種信息在流動(dòng)。一種是數(shù)據(jù)流,這包括原始數(shù)據(jù)和指令,它們?cè)诔绦蜻\(yùn)行前已經(jīng)預(yù)先送至主存中,而且都是以二進(jìn)制形式編碼的。在運(yùn)行程序時(shí)數(shù)據(jù)被送往運(yùn)算器參與運(yùn)算,指令被送往控制器。另一種是控制信號(hào),它是由控制器根據(jù)指令的內(nèi)容發(fā)出的,指揮計(jì)算機(jī)各部件執(zhí)行指令規(guī)定的各種操作或運(yùn)算,并對(duì)執(zhí)行流程進(jìn)行控制。這里的指令必須為該計(jì)算機(jī)能直接理解和執(zhí)行。
計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成指令和數(shù)據(jù)以不同等地位存放于存儲(chǔ)器內(nèi),并可按地址尋訪指令和數(shù)據(jù)均用二進(jìn)制碼表示指令由操作碼和地址碼組成,操作碼用來(lái)表示操作的性質(zhì),地址碼用來(lái)表示操作數(shù)所在存儲(chǔ)器中的位置指令在存儲(chǔ)器內(nèi)按順序存放。通常,指令是順序執(zhí)行的,在特定條件下,可根據(jù)運(yùn)算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序
數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī),必須具有如下功能: 把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。 必須具有長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。 能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。 能夠根據(jù)需要控制程序走向,并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。 能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。 為了完成上述的功能,計(jì)算機(jī)必須具備五大基本組成部件,包括: 輸人數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器控制程序執(zhí)行的控制器輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備

5,馮諾依曼理論要點(diǎn)是什么

要點(diǎn):1、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。2、存儲(chǔ)程序思想——把計(jì)算過(guò)程描述為由許多命令按一定順序組成的程序,然后把程序和數(shù)據(jù)一起輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)對(duì)已存入的程序和數(shù)據(jù)處理后,輸出結(jié)果。1944年,美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮·諾依曼 提出計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作方式的設(shè)想,為計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。時(shí)至今日,盡管計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展,但計(jì)算機(jī)本身的體系結(jié)構(gòu)并沒(méi)有明顯的突破,當(dāng)今的計(jì)算機(jī)仍屬于馮·諾依曼架構(gòu)。美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼最先提出程序存儲(chǔ)的思想,并成功將其運(yùn)用在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)之中,根據(jù)這一原理制造的計(jì)算機(jī)被稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī),世界上第一臺(tái)馮·諾依曼式計(jì)算機(jī)是1949年研制的EDVAC,由于他對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的突出貢獻(xiàn),因此馮·諾依曼又被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。
要點(diǎn):數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 【憂樂(lè)美 團(tuán)隊(duì)---生同一個(gè)寢】為您解答=====滿意請(qǐng)采納為滿意答案吧====
說(shuō)到計(jì)算機(jī)的發(fā)展,就不能不提到德國(guó)科學(xué)家馮諾依曼。從20世紀(jì)初,物理學(xué)和電子學(xué)科學(xué)家們就在爭(zhēng)論制造可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的機(jī)器應(yīng)該采用什么樣的結(jié)構(gòu)。人們被十進(jìn)制這個(gè)人類習(xí)慣的計(jì)數(shù)方法所困擾。所以,那時(shí)以研制模擬計(jì)算機(jī)的呼聲更為響亮和有力。20世紀(jì)30年代中期,德國(guó)科學(xué)家馮諾依曼大膽的提出,拋棄十進(jìn)制,采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。同時(shí),他還說(shuō)預(yù)先編制計(jì)算程序,然后由計(jì)算機(jī)來(lái)按照人們事前制定的計(jì)算順序來(lái)執(zhí)行數(shù)值計(jì)算工作。 馮諾依曼理論的要點(diǎn)是:數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 人們把馮諾依曼的這個(gè)理論稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。從ENIAC到當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮諾依曼是當(dāng)之無(wú)愧的數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。
1944年,美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮?諾依曼 提出計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作方式的設(shè)想,為計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。時(shí)至今日,盡管計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展,但計(jì)算機(jī)本身的體系結(jié)構(gòu)并沒(méi)有明顯的突破,當(dāng)今的計(jì)算機(jī)仍屬于馮?諾依曼架構(gòu)。   其理論要點(diǎn)如下:   1、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。   2、存儲(chǔ)程序思想——把計(jì)算過(guò)程描述為由許多命令按一定順序組成的程序,然后把程序和數(shù)據(jù)一起輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)對(duì)已存入的程序和數(shù)據(jù)處理后,輸出結(jié)果。   美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼最新提出程序存儲(chǔ)的思想,并成功將其運(yùn)用在計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)之中,根據(jù)這一原理制造的計(jì)算機(jī)被稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī),世界上第一臺(tái)馮·諾依曼式計(jì)算機(jī)是1949年研制的edvac,由于他對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的突出貢獻(xiàn),因此馮·諾依曼又被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。   cui:馮諾依曼體系機(jī)構(gòu))   說(shuō)到計(jì)算機(jī)的發(fā)展,就不能不提到德國(guó)科學(xué)家馮諾依曼。從20世紀(jì)初,物理學(xué)和電子學(xué)科學(xué)家們就在爭(zhēng)論制造可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的機(jī)器應(yīng)該采用什么樣的結(jié)構(gòu)。人們被十進(jìn)制這個(gè)人類習(xí)慣的計(jì)數(shù)方法所困擾。所以,那時(shí)以研制模擬計(jì)算機(jī)的呼聲更為響亮和有力。20世紀(jì)30年代中期,德國(guó)科學(xué)家馮諾依曼大膽的提出,拋棄十進(jìn)制,采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。同時(shí),他還說(shuō)預(yù)先編制計(jì)算程序,然后由計(jì)算機(jī)來(lái)按照人們事前制定的計(jì)算順序來(lái)執(zhí)行數(shù)值計(jì)算工作。   馮諾依曼理論的要點(diǎn)是:數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制;計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。   人們把馮諾依曼的這個(gè)理論稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。從eniac到當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮諾依曼是當(dāng)之無(wú)愧的數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。   根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī),必須具有如下功能:   把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。   必須具有長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。   能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。   能夠根據(jù)需要控制程序走向,并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。   能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。   為了完成上述功能,計(jì)算機(jī)必須具備五大基本組成部件,包括:   輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器控制程序執(zhí)行的控制器輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備

6,馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別

馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)區(qū)別為:存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不同、總線不同、執(zhí)行效率不同。一、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不同1、馮諾依曼結(jié)構(gòu):馮諾依曼結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。2、哈佛結(jié)構(gòu):哈佛結(jié)構(gòu)使用兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊,分別存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù),每個(gè)存儲(chǔ)模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存。二、總線不同1、馮諾依曼結(jié)構(gòu):馮諾依曼結(jié)構(gòu)沒(méi)有總線,CPU與存儲(chǔ)器直接關(guān)聯(lián)。2、哈佛結(jié)構(gòu):哈佛結(jié)構(gòu)使用獨(dú)立的兩條總線,分別作為CPU與每個(gè)存儲(chǔ)器之間的專用通信路徑,而這兩條總線之間毫無(wú)關(guān)聯(lián)。三、執(zhí)行效率不同1、馮諾依曼結(jié)構(gòu):馮諾依曼結(jié)構(gòu)其程序指令和數(shù)據(jù)指令執(zhí)行時(shí)不可以預(yù)先讀取下一條指令,需要依次讀取,執(zhí)行效率較低。2、哈佛結(jié)構(gòu):哈佛結(jié)構(gòu)其程序指令和數(shù)據(jù)指令執(zhí)行時(shí)可以預(yù)先讀取下一條指令,具有較高的執(zhí)行效率。
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區(qū)別是地址空間和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)與否馮諾依曼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間不分開(kāi)哈佛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)空間和地址空間是分開(kāi)的1.哈佛結(jié)構(gòu)處理器有兩個(gè)明顯的特點(diǎn): 使用兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊,分別存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù),每個(gè)存儲(chǔ)模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存; 使用獨(dú)立的兩條總線,分別作為CPU與每個(gè)存儲(chǔ)器之間的專用通信路徑,而這兩條總線之間毫無(wú)關(guān)聯(lián)。 改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為: 使用兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊,分別存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù),每個(gè)存儲(chǔ)模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存,以便實(shí)現(xiàn)并行處理; 具有一條獨(dú)立的地址總線和一條獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線,利用公用地址總線訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)模塊(程序存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊),公用數(shù)據(jù)總線則被用來(lái)完成程序存儲(chǔ)模塊或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸; 2.普林斯頓結(jié)構(gòu),也稱馮·諾伊曼結(jié)構(gòu),是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置,因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。 目前使用馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的中央處理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特爾公司的8086,英特爾公司的其他中央處理器、安謀公司的ARM7、MIPS公司的MIPS處理器也采用了馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。
哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。中央處理器首先到程序指令存儲(chǔ)器中讀取程序指令內(nèi)容,解碼后得到數(shù)據(jù)地址,再到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù),并進(jìn)行下一步的操作(通常是執(zhí)行)。程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi),可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度,如microchip公司的pic16芯片的程序指令是14位寬度,而數(shù)據(jù)是8位寬度。 哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率。其程序指令和數(shù)據(jù)指令分開(kāi)組織和存儲(chǔ)的,執(zhí)行時(shí)可以預(yù)先讀取下一條指令。目前使用哈佛結(jié)構(gòu)的中央處理器和微控制器有很多,除了上面提到的microchip公司的pic系列芯片,還有摩托羅拉公司的mc68系列、zilog公司的z8系列、atmel公司的avr系列和安謀公司的arm9、arm10和arm11,51單片機(jī)也屬于哈佛結(jié)構(gòu) 馮?諾伊曼結(jié)構(gòu)也稱普林斯頓結(jié)構(gòu),是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置,因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。 目前使用馮?諾伊曼結(jié)構(gòu)的中央處理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特爾公司的8086,英特爾公司的其他中央處理器、安謀公司的arm7、mips公司的mips處理器也采用了馮?諾伊曼結(jié)構(gòu)。 在dsp算法中,最大量的工作之一是與存儲(chǔ)器交換信息,這其中包括作為輸入信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)、濾波器系數(shù)和程序指令。例如,如果將保存在存儲(chǔ)器中的2個(gè)數(shù)相乘,就需要從存儲(chǔ)器中取3個(gè)二進(jìn)制數(shù),即2個(gè)要乘的數(shù)和1個(gè)描述如何去做的程序指令。圖〔a)顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的微處理器是如何做這項(xiàng)工作的。這被稱為馮?諾依曼結(jié)構(gòu),是以一位數(shù)學(xué)家的名字命名的。馮?諾依曼結(jié)構(gòu)中,只有一個(gè)存儲(chǔ)器,通過(guò)一條總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)。乘兩個(gè)數(shù)至少需要3個(gè)指令周期,即通過(guò)總線將這3個(gè)數(shù)從存儲(chǔ)器中送到cpu。所以這種結(jié)構(gòu)在面對(duì)高速、實(shí)時(shí)處理時(shí),不可避免地造成總線擁擠。為此,哈佛大學(xué)提出了與馮?諾依曼結(jié)構(gòu)完全不同的另一種計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),人們習(xí)慣稱之為哈佛結(jié)構(gòu),如圖(b)所示。它根據(jù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指令將存儲(chǔ)器和總線分開(kāi)。因此,總線操作是獨(dú)立的,能同時(shí)取指令和數(shù)據(jù),提高了速度。目前dsp內(nèi)部一般采用的是哈佛結(jié)構(gòu),它在片內(nèi)至少有4套總線:程序的數(shù)據(jù)總線,程序的地址總線,數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)的地址總線。這種分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線,可允許同時(shí)獲取指令字(來(lái)自程序存儲(chǔ)器)和操作數(shù)(來(lái)自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器),而互不干擾。這意味著在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可以同時(shí)準(zhǔn)備好指令和操作數(shù)。有的dsp芯片內(nèi)部還包含有其他總線,如dma總線等,可實(shí)現(xiàn)單周期內(nèi)完成更多的工作。這種多總線結(jié)構(gòu)就好像在dsp內(nèi)部架起了四通八達(dá)的高速公路,保障運(yùn)算單元及時(shí)地取到需要的數(shù)據(jù),提高運(yùn)算速度。因此,對(duì)dsp來(lái)說(shuō),內(nèi)部總線是個(gè)資源,總線越多,可以完成的功能就越復(fù)雜。超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)(super harvard architecture,縮寫為sharc)如圖(c)所示,它在哈佛結(jié)構(gòu)上增加了指令cache(緩存)和專用的i/o控制器。
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