冯诺依曼原理与计算机的基本组成

冯诺依曼原理
提出了“存储程序、程序控制”的设计思想，同时指出计算机的构成包括以下几个方面：
（1）由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大组件组成计算机系统。 5
（2）计算机内部采用二进制表示数据和指令。 2
（3）采用“存储程序和程序控制”技术（将程序事先存在主存储器中，计算机在工作时能在不需要人员干预的情况下，自动逐条取出指令并加以执行）。 存

计算机的基本组成
计算机应当由以下部分构成：
中央处理器（ CPU）
输入 /输出 （ I/O）设备
存储器 主存储器（内存储器）
辅助存储器（外存储器）

1.中央处理器（Central Processing Unit, CPU）
由运算器和控制器构成主要部件，也称微处理器。
CPU的工作原理和一个工厂对产品的加工过程类似。首先输入工厂的原料（指令和数据输入到主存储器），经过物资分配部门的调度分配（控制器的控制），被送往生产线（累加器的计算处理），生产出成品（处理结果）后，再存储在仓库（主存储器）中，最后拿到市场上去卖（结果输出）。
(一)控制器 控制器是计算机的控制中心,其主要作用是指挥计算机的各部件能自动协调地工作.控制器每次从
存储器中读取一条指令,经过分析译码,产生一串操作命令,发向各个部件,控制各部件的动作,使整个系统连续地
有条不紊地运行。
控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等部件组成。
概括地说，控制器的主要工作是反复从存储器逐条取出指令 分析指令 执行指令
(二)运算器 运算器是一个信息加工的部件，在控制器的指挥下，它对数据可以进行算术运算和逻辑运算。主要由算术逻辑运算单元（ALU），加法器和通用寄存器组成。
运算器的功能击要包括:
1.实现对数据的算术运算和逻辑运算。
2.暂时存放参与运算的数据和某些中间结果。
3.挑选参加运算的数据，选中要执行的运算的功能，并把运算结果输出到指定的xx中。

CPU的性能：
字长：指计算机内部一次可以处理的二进制位数，字长越长，可以表示的有效位数就越多，运算精度越高，计算机的处理能力越强。常用的字长为8位、16位、32位和64位，这个就是字长啊。。。
主频：指CPU处理数据的速度，以MHz和GHz 为单位。主频越快，处理速度越快。
主频 = 外频 * 倍频系数
MIPS 每秒执行的指令数。
2.存储器
存储器是计算机中用来存放程序和数据的部件，是计算机中各种信息存储和交流的中心。存储器的基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。

2.1.内存储器 （主存储器 就是内存）
主存储器也称为内存储器，简称内存，它能被CPU直接访问。主存储器用来存放计算机的系统程序、即将处理的用户程序、数据和计算结果等。主存储器由电子器件构成，CPU对它的存取速度非常快，但是其容量较小。
主存储器主要有

2.1.1 随机访问存储器（ Random Access Memory, RAM）
RAM允许我们随机地存取内存中的数据，如果计算机断电，保存在RAM中的数据将全部丢失，所以RAM是计算机的临时存储区，而不是永久性存储区。
RAM是计算机工作的存储区，一切要执行的程序和数据都要先装入该存储器内。随机读／写的含义是指既能读数据，也可以往里写数据。通常所说的128MB内存就是指RAM。该设备主要有两个特点：一是存储器中的数据可以反复使用，只有向存储器写入新数据时存储器中的内容才被更新；二是存储器中的信息会随着计算机的断电自然消失，所以说RAM是计算机处理数据的临时存储区。要想使数据长期保存起来，必须将数据保存在外存中。目前微机中的RAM大多采用半导体存储器，基本上是以内存条的形式进行组织，其优点是扩展方便，用户可根据需要随时增加内存；常见的内存条根据主板上的内存插槽类型有SDRAM(168线)、DDR(184线)和Rambus内存3种类型，它的存取速度用ns（纳秒）来计算，在内存条上标有-6、-7、-8等字样，该读数越小，说明内存速度越快。存储容量有64 MB、128和256MB等几种。使用时只要将内存条插在主板的内存插槽上即可。

2.1.2 只读存储器（Read Only Memory, ROM）
ROM中的信息一旦写入（写入的过程称为固化），就不能被擦除，所以，存储在ROM中的数据理论上是永久的。ROM只能读、不能写，基于这个原因，ROM常用于存储重要的系统程序和数据，如主板的BIOS（基本输入输出系统）等，即使关机后，保存在ROM中的数据也不会丢失。
ROM是指只能读数据而不能往里写数据的存储器。ROM中的数据是由设计者和制造商事先编制好固化在里面的一些程序，使用者不能随意更改。ROM主要用于检查计算机系统的配置情况并提供最基本的输入／输出控制程序，如存储BIOS参数的CMOS芯片。其特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。

2.1.3 高速缓冲存储器 (Cache)
Cache是指在CPU与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器，称之为高速缓冲存储器。在计算机工作时，系统先将数据由外存读入RAM中，再由RAM读入Cache中，然后CPU直接从Cache中取数据进行操作。设置高缓就是为了解决CPU速度与RAM的速度不匹配问题。通常，Cache的容量在32 KB—256 KB之间，存／取速度在15—35 ns之间，而RAM存／取速度一般要大于80ns。
内存储器：通常所说的内存，主板上的ROM一般也算。

2.2.外存储器：
硬盘、光存储设备（CD、DVD）、磁光存储设备（MO、MD）、磁带存储设备、闪存盘、闪存卡

辅助存储器也称为外部存储器，简称外存，属于海量的、永久性的存储介质，用于存放计算机系统的几乎所有的资料。外存主要有磁带、光盘、磁盘（软盘和硬盘）等形式。当运行存储在外部存储器中的某个应用程序时，计算机将在CPU（控制器）的控制下，将外部存储器中的程序和数据装载到主存储器中，然后再运行。CPU不能直接访问外部存储器。与内存相比，计算机访问外部存储器的速度要慢得多，但外部存储器的容量要大得多。
外部存储器即外存，也称辅存，是内存的延伸，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等。当 CPU需要执行某部分程序和数据时，由外存调入内存以供CPU访问，可见外存的作用是扩大存储系统容量的。
目前最常用的外存有硬盘(可移动硬盘)、软盘、光盘和磁带、移动存储器(U盘)等。通常一台微型计算机至少安装一个硬盘存储器和一个光盘存储器。硬盘存储器的特点是存储容量大、读写速度快、密封性好、可靠性高、使用方便，有些软件只需在硬盘上安装一次便能长期使用运行。软盘存储器的特点是成本低、重量轻、价格便宜、盘片易携带易保存，但运行软盘上的软件需要在每次运行时都要插入软盘，且有些大的软件如果没有硬盘存储器则根本无法运行。

计算机存储系统
存储系统负责将输入数倍接受到的信息以二进制的数据形式存储到存储器中。一般采用Cache、驻村和辅存三级。前者解决CPU和主存速度不匹配问题，后者解决容量问题。在存储系统中，CPU可以直接访问Cache和主存，辅存则通过主存与CPU交换信息。辅存也成为外存，常见设备包括：硬盘 光盘和u盘。

内存储器 只读存储器ROM：永久保存数据，存储微型机的重要信息。
随机存储器RAM：断电丢失数据，存储当前运行的程序信息（SRAM、DRAM）。
衡量存储器性能的主要指标：
存储速度 存取一次数据的时间，单位为纳秒 (ns); ns值越小，存取时间越短。速度越快。
存储容量 存储器能够存储信息的总字节数，基本单位为字节 Byte。 常用单位 KB MB GB TB PB EB
最小的存储单位是位，bit(b)。最常用的存储单位则是字节Byte(B).为了便于表示存储器的大小或容量，统一以字节为单位表示。一般用KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）、TB（太字节）和PB（拍字节） ，它们之间的换算关系如下：
1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=220B
1GB=1024MB=230B 1TB=1024GB=240B
1PB=1024TB=250B
3输入输出设备
键盘鼠标显示器。。。。 略
4.总线 ：指计算机系统部件之间的信息传送线路。通过使用总线，便于设备的扩充，易于实现设备之间互联。
总线按照不同的层次和角度，进行分类。
总线按功能分类：地址总线、数据总线和控制总线。
按层次结构分类：CPU总线 存储总线 系统总线 外部总线
按位置分类：机内总线 机外总线
按通信方式：并行总线 串行总线
常用标准： ISA PCI AGP 和USB
总线的性能指标：总线位宽 总线频率 总线带宽（总线带宽=位宽*频率/8）