简介“冯诺依曼 体系结构”

冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。若想要改变此机器的程序，你必须更改线路、更改结构甚至重新设计此机器。

简单介绍“冯诺依曼体系结构”-风君子博客

一、结构简介
20世纪30年代中期，美国科学家冯·诺依曼大胆的提出：抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。从EDVAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯·诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

冯·诺依曼结构又称作普林斯顿体系结构（Princeton architecture）。

人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯.诺曼型结构”计算机。冯.诺曼结构的处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输。

二、基本内容

1、特点
冯.诺依曼结构处理器具有以下几个特点：

1：必须有一个存储器；
2：必须有一个控制器；
3：必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；
4：必须有输入设备和输出设备，用于进行人机通信；
另外，程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作。

2、功能
根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，
包括：

输入数据和程序的输入设备；
记忆程序和数据的存储器；
完成数据加工处理的运算器；
控制程序执行的控制器；
输出处理结果的输出设备。

三、主要贡献

冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了“存储程序”的概念。由于指令和数据都是二进制码，指令和操作数的地址又密切相关，因此，当初选择这种结构是自然的。但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，影响了数据处理速度的提高。

在典型情况下，完成一条指令需要3个步骤，即：取指令、指令译码和执行指令。从指令流的定时关系也可看出冯·诺依曼结构与哈佛结构处理方式的差别。举一个最简单的对存储器进行读写操作的指令，指令1至指令3均为存、取数指令，对冯.诺曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。