【计算机组成原理 | 第二篇】计算机硬件架构的发展

目录

前言：

冯诺依曼计算机架构

现代计算机架构：

总结：

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前言：

在当今数字化时代，计算机硬件不仅是技术进步的见证者，更是推动这一进步的基石。它们构成了我们日常生活中不可或缺的数字生态系统的核心，从简单的个人计算任务到复杂的数据分析和人工智能应用，硬件的性能和可靠性直接影响着我们的工作效率和生活质量。然而，无论计算机技术如何演变，其基本组成元素始终保持不变，它们是构建现代计算机的基石。

本文旨在深入探讨计算机硬件的基本组成，揭示这些组件如何协同工作，支撑起整个计算机系统的运行。

在最早期的计算机ENIAC中，这个大家伙虽然可以执行计算，但是他需要工作人员手动接线来控制计算。

而这种手动计算极大的限制了计算机的运行速度。此时 冯诺依曼就提出了一个设想：提前确定好所有的步骤，计算机只需要按步骤执行。

这其实就是存储程序。

所谓的存储程序，就是将指令以二进制代码的形式事先输入到计算机的内存中，然后按照其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按照该程序的规定顺序执行其他的指令，直至程序执行结束。

冯诺依曼计算机架构

基于冯诺依曼提出的这种设想，就设计出了早期的冯诺依曼机架构：

由图我们可以总结冯诺依曼计算机的特点：

1. 计算机由五大部件组成
2. 指令和数据以同等的地位存于存储器中，可以按地址访问
3. 指令和数据都是用二进制表示
4. 指令由操作码（对数据进行怎么样的操作）和地址码（要操作的数据在哪里）
5. 存储程序
6. 以运算器为中心，无论是输入还是输出设备，都需要通过运算器完成。

 但是其实这种架构是存在缺陷的：我们所有的数据都需要通过运算器进行操作，就会导致效率的降低。

现代计算机架构：

因此现代计算机的架构改进了这一点，由以运算器为中心改为了以存储器为中心。

简要概括一下就是:

冯诺依曼计算机以运算器为中心，所有的数据处理都需要经过运算器，而现代的计算机架构以存储器为中心，所有的数据处理都需要经过存储器。 

随着集成电路的出现，人们对运算器和控制器进行了整合，变成了CPU

CPU = 运算器 + 控制器

因此上面的架构又可以更新为：

 

关于计算机的硬件，我们可以用图表示为：

总结：

                本章我们分两部分讲解了冯诺依曼计算机架构和现代计算机架构。二者最主要的区别就是：冯诺依曼计算机架构是以运算器作为中心的，所有数据的处理都需要先经过运算器，但是这样会大大降低效果，因此我们的现代计算机架构对其做了更改，让存储器作为中心，优化了数据的处理流程。在下一篇中，我们会更加详细的了解各个硬件的工作原理。

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