Linux学习认识计算机组成与理解冯诺依曼体系结构

Posted 2023-02-22 赏一杯茶：

认识计算机组成与理解冯诺依曼体系结构

• 一、认识计算机组成
• 二、理解冯诺依曼体系结构

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一、认识计算机组成

我们所认识的计算机，都是由一个个的硬件组件组成。

输入单元：包括键盘，鼠标，扫描仪，写板等
中央处理器（CPU）：含有运算器和控制器等
输出单元：显示器，打印机等

什么是计算机呢，通俗来讲就是由输入单元输入，通过计算机的计算，将计算结果显示到输出单元上。

其中CPU中运算器的功能为对数据进行算术或逻辑运算
CPU中控制器的功能为控制数据什么时候读写到存储器或输出设备、输入设备。

二、理解冯诺依曼体系结构

有了计算机硬件组成的认识，那么数据在计算机中又是如何流通呢？冯诺依曼体系结构做出了对数据流的解释如下：

用语言来概括即：输入设备将数据输入进物理内存，内存不具备计算能力，故内存再将数据写入到CPU中进行计算，计算完成后的结果再次返回到内存，内存再将数据写入到输出设备中。冯诺依曼规定了硬件方面的数据流向。

但是为什么不直接将数据由输入设备写入CPU呢？
这里由牵扯出一条概念：存储分级

由上图看出，运算速度越快，其容量越小，运算速度越慢，其容量越大。CPU与内存直接交互，是因为内存的运算速度比外设更快，与CPU的运算速度数量级更为接近，这样来计算机的整体性能就会更好。而如果CPU直接与外设交互，外设的计算速度过于缓慢，CPU等待外设的时间过于长，计算机的整体性能缓慢。这就是存储分级存在的意义。