現代計算機大部分都是基於(yu) 馮(feng) .諾依曼結構，馮(feng) .諾依曼結構是由出生於(yu) 匈牙利的美國籍猶太人數學家約翰·馮(feng) ·諾伊曼在1946年6月30號發表的論文中提出的。

當前最先進的計算機都采用的是馮諾依曼體係結構，所以馮諾依曼是當之無愧的數字計算機之父。

馮(feng) 諾依曼體(ti) 係結構特點：

(1)計算機處理的數據和指令一律用二進製數表示

(2)順序執行程序

計算機運行過程中，把要執行的程序和處理的數據首先存入主存儲(chu) 器（內(nei) 存），計算機執行程序時，將自動地並按順序從(cong) 主存儲(chu) 器中取出指令一條一條地執行，這一概念稱作順序執行程序。

(3)計算機硬件由運算器、控製器、存儲(chu) 器、輸入設備和輸出設備五大部分組成。

對於(yu) 初學者我們(men) 應該如何理解馮(feng) 諾依曼體(ti) 係呢？

當年第一台計算機ENIAC造出時采用的是十進製，用了18000多隻電子管，有資料說是不到18000隻，總之是用了很多的電子管。但是為(wei) 啥現在的計算機都采用了二進製，那是因為(wei) 馮(feng) ·諾依曼提出了二進製，那為(wei) 啥馮(feng) ·諾依曼會(hui) 提出二進製，那是因為(wei) 二進製能大大簡化計算機的線路。咱們(men) 先看下十進製與(yu) 二進製的對應關(guan) 係。

二進製 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001

十進製 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

為(wei) 了簡化問題，我們(men) 可以把電子管想象成小燈泡，小燈泡亮的時候代表1，不亮的時候代表0。如果用十進製代表9的話，則要9個(ge) 小燈泡一起亮，才能代表數字9。然而用二進製表示的話，則隻用4個(ge) 小燈泡就可以，第1位和第4位的小燈泡亮，第2位和第3位的小燈泡不亮，這樣就表示了1001。同理，表示數字7的話用3個(ge) 亮著的小燈泡就可以了。這樣就可以簡化計算機的線路了，線路簡化了，計算機出錯的幾率就大大降低了，可靠性自然就大大提高了。

關(guan) 於(yu) 二級製的邏輯控製它的數學基礎是布爾代數，布爾代數是關(guan) 於(yu) 集合的運算，集合之間基本運算有交集，並集，補集。舉(ju) 個(ge) 簡單的例子，假設四年級有兩(liang) 個(ge) 班，一班和二班。現在就有兩(liang) 個(ge) 集合，一班和二班。現在我們(men) 要找四年級的全部男生，就是一班的男生和二班的男生的人數和，這個(ge) 就是交集。如果我們(men) 要找四年級的全部學生，就是一班的學生加上二班的學生，這個(ge) 就是並集。同時，一班是二班的補集，二班也是一班的補集。現在咱們(men) 假設有兩(liang) 種特殊的集合，其中一個(ge) 集合隻有元素1，另一個(ge) 集合隻有0，那麽(me) 集合的運算就轉換成了二進製的運算。其中交集變成了二進製的'與(yu) '用符號“&”表示，並集變成了二進製的'或'用“|”表示，補集變成了二進製的'非'用“!”表示。則結果為(wei) ：1&0=0，1|0=1，!1=0

 

最後，咱們(men) 看一下，馮(feng) 諾依曼那五大部件是如何一起工作的。在這裏咱們(men) 做一個(ge) 類比，就是把電腦當成人腦，咱們(men) 看看人腦是如何工作的。這裏先假設把運算器、控製器、存儲(chu) 器都裝入我們(men) 的大腦，我們(men) 的眼睛和耳朵是輸入設備，因為(wei) 眼睛是看的，耳朵是聽的，當然是輸入了。我們(men) 的嘴巴，手，腿都是輸出設備。因為(wei) 嘴巴是說話的，所以是輸出，當然如果嘴巴吃飯的話，又成輸入設備了，在這裏咱們(men) 隻用嘴巴說話的功能。我們(men) 上課的時候，老師講著課呢，突然發現你走神了，於(yu) 是老師叫你：小明，你給老師算一下2+3等於(yu) 幾。請注意：這個(ge) 時候你的耳朵把這個(ge) 信息輸入給你的大腦，你大腦裏有運算器、控製器、存儲(chu) 器，這時這個(ge) 信息進入了存儲(chu) 器，存儲(chu) 器再把這個(ge) 信息交給你大腦的運算器。你大腦的運算器經過複雜的運算，終於(yu) 算出了結果等於(yu) 5，於(yu) 是通知你的輸出設備嘴，把這個(ge) 結果說了出來。上完了數學課，你又上了一節體(ti) 育課，體(ti) 育課上在玩籃球，你的同學把籃球傳(chuan) 給你，請注意：這個(ge) 時候你的眼睛作為(wei) 輸入設備將這個(ge) 信號傳(chuan) 給了大腦的存儲(chu) 器，然後存儲(chu) 器又把信號交給了大腦的控製器，然後大腦控製器發出了信號接球，這個(ge) 時候你的輸出設備手就執行了命令接球。以上就是五大部件一起工作的原理。在這裏需要提出的是，五大部件中的存儲(chu) 器指的是內(nei) 存，我們(men) 平時說的外存（主要指硬盤）既是輸入設備又是輸出設備。當我們(men) 讀取硬盤數據的時候，硬盤就是輸入設備，當我們(men) 存儲(chu) 數據的時候，硬盤就是輸出設備。咱們(men) 平時說的CPU就包括了運算器和控製器。

 

約翰·馮(feng) ·諾伊曼

1、馮.諾依曼結構

馮(feng) ·諾伊曼結構是一種將程序指令存儲(chu) 器和數據存儲(chu) 器合並在一起的計算機設計概念結構。這個(ge) 結構隱約指導了將存儲(chu) 設備與(yu) 中央處理器分開的概念，因此依本結構設計出的計算機又稱存儲(chu) 程序計算機。

 

馮(feng) .諾依曼結構

這個(ge) 體(ti) 係結構上主要特點有：

1）以運算單元為(wei) 中心

2）采用存儲(chu) 程序原理

3）存儲(chu) 器是按地址訪問、線性編址的空間

4）控製流由指令流產(chan) 生

5）指令由操作碼和地址碼組成

6）數據以二進製編碼

2、CPU

 

inter的CPU

CPU（Central Processing Unit）又稱中央處理器，是一塊超大規模的集成電路，是一台計算機的運算核心（Core）和控製核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

3、存儲設備

1）內(nei) 存

 

內(nei) 存條

計算機內(nei) 存是與(yu) CPU直接交換數據的內(nei) 部存儲(chu) 器，是典型的隨機存取存儲(chu) 器(Random Access Memory，縮寫(xie) ：RAM), 它可以隨時讀寫(xie) ，而且速度很快，通常作為(wei) 操作係統或其他正在運行中的程序的臨(lin) 時數據存儲(chu) 介質。我們(men) 經常說電腦的內(nei) 存是2G，4G等就是說的這個(ge) 內(nei) 存，電腦斷電後內(nei) 存中存儲(chu) 的數據就會(hui) 消失。

2）硬盤

 

硬盤主要是用於(yu) 存儲(chu) 大量文件，它不能直接與(yu) CPU交換數據，當讀取硬盤文件時首先將文件加載到內(nei) 存中，然後再由內(nei) 存與(yu) CPU交換數據。硬盤一般容量比較大，都在上百G以上，電腦斷電後硬盤中的文件數據不會(hui) 消失。

4、輸入設備

輸入設備是向計算機輸入數據和信息的設備，是計算機與(yu) 用戶或其他設備通信的橋梁。主要有如下幾種常見的輸入設備。

 

輸入設備

1）鼠標

2）鍵盤

3）掃描儀(yi)

4）手柄

5）數字相機

6）麥克風

5、輸出設備

輸出設備是計算機硬件係統的終端設備，用於(yu) 接收計算機數據的輸出顯示、打印、聲音、控製外圍設備操作等。主要有如下幾種常見輸出設備。

 

輸出設備

1）顯示器

2）揚聲器

3）打印機

4）投影儀(yi)