冯诺依曼计算机的工作过程 冯·诺依曼计算机的工作过程 。把待执行的程序从输入单元装入到存储单元中； 控制单元从存储单元中逐条地取程序中的指令执 行，把其中的计算指令交给运算单元完成 程序执行中从输入单元或存储单元中获得所需要 的数据； 程序执行产生的临时结果保存在存储单元中，程 序的最终执行结果通过输出单元输出。 冯•诺依曼计算机的本质 ·通过不断地改变程序的状态来实现计算 程序的状态由存储单元中的数据构成
冯•诺依曼计算机的工作过程 ◼ 冯•诺依曼计算机的工作过程 • 把待执行的程序从输入单元装入到存储单元中； • 控制单元从存储单元中逐条地取程序中的指令执 行，把其中的计算指令交给运算单元完成； • 程序执行中从输入单元或存储单元中获得所需要 的数据； • 程序执行产生的临时结果保存在存储单元中，程 序的最终执行结果通过输出单元输出。 ◼ 冯•诺依曼计算机的本质 • 通过不断地改变程序的状态来实现计算 • 程序的状态由存储单元中的数据构成
计算机能执行的指令 ■算术指令 。实现加、减、乘、除等基本运算 比较指令 。比较两个操作数的大小等逻辑运算。 ■ 数据传输指令 。实现各单元之间的数据传输。 流程控制指令 用于确定下一条指令的在存储单元中的地址。默认为顺序执 行，可以是转移、循环以及子程序调用/返回等指令。 程序设计的任务是十分艰巨的，它要把各种应用问题落 实到用一些简单的指令来解决！ 程序设计者面临挑战！
计算机能执行的指令 ◼ 算术指令 • 实现加、减、乘、除等基本运算。 ◼ 比较指令 • 比较两个操作数的大小等逻辑运算。 ◼ 数据传输指令 • 实现各单元之间的数据传输。 ◼ 流程控制指令 • 用于确定下一条指令的在存储单元中的地址。默认为顺序执 行，可以是转移、循环以及子程序调用/返回等指令。 ◼ 程序设计的任务是十分艰巨的，它要把各种应用问题落 实到用一些简单的指令来解决！ ◼ 程序设计者面临挑战！
硬件概述 ■ 硬件是指构成计算机的元器件和设备。 ■计算机元器件的发展经历了下面几个阶段： 电子管 晶体管 集成电路 超大规模集成电路 计算机设备主要包括： 中央处理器 ● 内部存储器 外部设备（外部存储器、输入/输出设备）
硬件概述 ◼ 硬件是指构成计算机的元器件和设备。 ◼ 计算机元器件的发展经历了下面几个阶段： • 电子管 • 晶体管 • 集成电路 • 超大规模集成电路 ◼ 计算机设备主要包括： • 中央处理器 • 内部存储器 • 外部设备（外部存储器、输入/输出设备）
•诺依曼计算机的硬件设备组织 执行计算机指令。包 存储运行中的计算机 含控制器、运算器以 内存 程序和正在使用的数 及寄存器 (Memory 据 中央处理器 总线 (CPU) 输入/输出和外部 外设 存储 永久性存储程序 (Devices) 和数据 外存 输入/输出 软盘、硬盘、光盘、闪存盘等键盘、显示器、打印机、鼠标器等
外存 外设 （Devices） 内存 （Memory） 中央处理器 （CPU） 冯•诺依曼计算机的硬件设备组织 总线 执行计算机指令。包 含控制器、运算器以 及寄存器 存储运行中的计算机 程序和正在使用的数 据 输入/输出和外部 存储 永久性存储程序 和数据 软盘、硬盘、光盘、闪存盘等 键盘、显示器、打印机、鼠标器等 输入/输出
冯诺依曼计算机的瓶颈 设备之间速度不匹配：高速设备等待低速 设备。 CPU与内存 。内存与外存 解决方案：利用程序运行以及程序对数据 的访问（存取）所具有的局部性原则，采 用高速缓存(cache)技术。 。内存高速缓存(cache memory) 磁盘高速缓存(disk cache)
冯•诺依曼计算机的瓶颈 ◼ 设备之间速度不匹配：高速设备等待低速 设备。 • CPU与内存 • 内存与外存 ◼ 解决方案：利用程序运行以及程序对数据 的访问（存取）所具有的局部性原则，采 用高速缓存（cache）技术。 • 内存高速缓存（cache memory） • 磁盘高速缓存（disk cache）