冯诺依曼结构

目录

一.冯诺依曼组成(硬件构成)

二.存储设备

2.1 存储器金字塔

2.2 缓存

 三.总结

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一.冯诺依曼组成(硬件构成)

        计算机一共有5大单元组成：输入设备，输出设备，存储器，控制器，运算器。他们之间由总线连接。

         输入设备：向计算机输入数据和信息的设备。包括键盘，鼠标，摄像头，网卡和硬盘等等(网卡是因为从网络接收数据相当于输入设备，硬盘往硬盘写东西，硬盘相当于输入设备)

        输出设备：是计算机的终端，用于接收计算机发出的数据信息。包括显示器，声卡，网卡，硬盘。(网卡是因为通过网卡发送数据到网络上，硬盘从硬盘上读取文件)

        存储器：在冯诺依曼结构里，存储器主要指的是内存。

        运算器：用来进行算术和逻辑运算

        控制器：发布命令的"决策机构"，完成协调和指挥计算机系统的操作。

输入设备和输出设备一般都是外围设备，简称外设。运算器和控制器组成中央处理器(CPU)。

二.存储设备

2.1 存储器金字塔

         内存：具有掉电易失性的存储介质，但是它的存储速度相比较于外设快，但是比CPU慢。

        硬盘：是具有永久性的存储介质。

2.2 缓存

        缓存这个概念相信大家都不陌生，当一个速度较慢的设备访问一个速度较快的设备时需要通过缓存来提高效率。一般都是快的设备给慢的设备做缓存。

        在冯诺依曼结构里我们发现外设数据没有直接和CPU做交互，而是给存储器。这是为什么呢？

        这是因为外设里CPU远，速度很慢，但是CPU的速度是非常快的。如果外设的数据直接于CPU做交互，会导致CPU要一值等外设送来数据，导致计算机整体的效率会以外设速度为主，导致速度很慢。外设直接将数据交给内存，再由内存将数据交给CPU因为内存速度比外设快，可以提高计算机整体效率。

        从认知上，可以将内存看作是外设和CPU的一个"缓存"。

        内存是怎么实现提高效率的？

        在输入设备输入数据时，内存会对数据进行预加载。内存会将数据的一部分提前加载到内存中，而不是一条一条的加载。当CPU处理完数据给输出设备时，内存会将CPU处理的数据预写入到CPU。将数据部分提前写入内存。最后等待刷新访问数据。

        设个时候可能会有一个问题。当我们往键盘输入数据时，内存怎么知道我们下一个会输入什么呢？

        这里只能说，有些设备是可以预加载的有些设备是不可以预加载的。键盘就属于不可以预加载的。但是我们写好的程序运行前都会要加载到内存中，运行时并不是执行一条，一条加载到内存，而是部分预先就加载到内存了。

        这个工作时谁来做的？(数据从外设搬到存储器，数据搬到到内存什么位置...)

         操作系统做的

 三.总结

        CPU不和外设打交道，直接与内存打交道

        外设不和CPU打交道，直接和内存打交道

        内存是计算机数据的核心。

        但是我们发现控制器可以直接和外设，内存打交道。

冯诺依曼结构，从硬件上就决定了，外设数据必须先经过内存在到CPU，CPU数据必须经过内存再到外设。为以后计算机的发展打下基础。操作系统就是通过这一性质搭载到计算计算机硬件上的。