冯诺伊曼体系结构

历史车轮滚滚东逝,而计算机的元年也出现了,说到计算机就绕不开一个传奇人物约翰·冯·诺依曼(现代计算机之父)本文注重介绍计算机的冯诺依曼结构
天下大势,浩浩汤汤,顺之者昌,逆之者亡。
———孙中山

冯诺伊曼体系结构_第1张图片

前言

我们世界的发展总是一些让人难以理解的天才去推进的,就好像一双双无形的大手绘画出了这个完美的人类世界。


一、什么是冯·诺伊曼体系

我们知道计算机是如何运行的吗,又是如何获取外界资源?又是如何与外界进行交互的?

以上的一切都遵循着一个原则冯诺伊曼体系。
首先,在获取外界信息时,我们通过外设中的输入设备(比如键盘、网卡)将所要处理的资源先放在磁盘中,其次,磁盘是不能直接与中央处理器CPU进行直接交互的(永远也不能),他需要先将所处理的信息传入内存进行预加载进行排队一样的行为,等到我们的CPU来内存中直接获取要处理的信息,CPU只会向内存直接索取

此时,就有人发问了,那直接去磁盘中获取岂不是更方便这样可以省下中间向内存存取所用的时间,我们的CPU难道这么笨吗只会向内存读取信息吗?

我们只需要了解一个信息就可以解决上面的问题了,要知道现存一般的CPU都是纳秒级的,而一般的内存都是微秒级,而大多数磁盘外设都是毫秒级,如果我们的CPU直接与外设进行交互那样只会大大的降低工作效率,并不会向我们想象的那样更节省时间,这就好像著名的木桶原理一样,我们某些能力的下限决定了能够做多大的事情。
另一个原理我们常常听,我们的储存空间几T几T的这些描述的都是我们的外在磁盘,而又听说谁谁谁又买了几G的内存条了的一些话语,要知道1T=1024G他们之前相差着1000倍的关系,但是价格又不会差别太大,同样的CPU内部的空间只会更小,但同时也只会更贵。
我们的对冯诺伊曼体系本质也不能仅仅理解的如此浅显,比如我们常用的微信,是如何进行人与人之间的通信的呢,在计算机、手机内部又是如何流动的,其实他们都遵循着冯诺伊曼体系结构。

冯诺伊曼体系结构_第2张图片
输入设备:键盘、话筒、摄像头、网卡、磁盘等。
输出设备:显示器、声卡、音响、磁盘、网卡等。
内存:储存器,缓存器,用来抹平CPU与外设之间的速度差异,用来进行预加载
CPU:运算器/控制器

结论:

  1. 外设只与内存进行交流(数据层面)。
  2. 在数据层面,一那么CPU不和外设沟通,直接与内存打交道。

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