冯诺依曼体系结构

冯诺依曼体系结构

本章思维导图：
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1. 体系的五大组件

输入设备：

• 例如：话筒，摄像头、键盘、鼠标、磁盘、网卡

输出设备：

• 例如：网卡、声卡、显卡、磁盘、显示器、打印机

输入设备和输出设备统称为外设

存储器：

• 一般就是所谓的内存

运算器和控制器：

• 统称为CPU

注意：

需要清楚，输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器这五大组件都是一个个独立的设备。但是这些独立设备会通过各种线路连接起来，通过线路的连接就达成了数据流动传递的目的

而数据流动传递的本质就是各种文件的拷贝，因此文件的拷贝效率就大致决定了计算机整机的效率

2. 内存及其必要性

2.1 存储金字塔

内存属于存储器的一种，我们有必要了解一下各种存储器如硬盘、内存、缓存、寄存器的容量大小和地位

一张存储金字塔就可以直观的展示各种存储器相互之间的地位差距：

可以做出总结：

• 距离CPU越近的存储单元，效率越高，造价贵，单体容量越小
• 距离CPU月圆的存储单元，效率越低，造价便宜，单体容量越大

2.2 为什么要有内存

有些小伙伴会疑惑：

为什么在冯诺依曼体系结构中，输入输出这种外设不能直接和CPU交互呢，即为什么不能输入设备 -- CPU -- 输出设备？

应该明白，对于输入输出这种外设而言，其距离CPU的距离是很远的，而且其本身处理数据的能力又很慢，但是CPU作为中央处理器，其处理数据的速度是远高于外设设备，因此这一快一慢组合，由于木桶效应，就会导致整个计算机的运行速度和外设相近，浪费了大量资源。

而CPU作为外设和CPU之间的设备，内存的处理速度要远高于外设的速度，但是又比CPU慢一点。这样，内存会通过预先加载和缓存，即预存任务缓存结果来中和外设较慢的速度，从而使计算机整机的速度以内存为标准，大大太高了效率。

3. 数据流动

冯诺依曼体系结构规定：

在数据层面上：

• 输入输出这种外设不能直接和CPU直接交互，而是必须要通过内存
• 同样，CPU也只会从内存中读取数据，而不会直接对外设进行访问
• 可以说，内存是外设和CPU沟通的桥梁

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本篇完
下一章，我们将正式开启LInux系统编程。