美籍匈牙利科學家馮·諾依曼最新提出程序存儲的思想,并成功將其運用在計算機的設計之中,根據這一原理制造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機,世界上第一臺馮·諾依曼式計算機是1946年研制的EDVAC,由于他對現代計算機技術的突出貢獻,因此馮·諾依曼又被稱為“現代計算機之父”。
理論概述
馮諾依曼理論的要點是:數字計算機的數制采用二進制;計算機應該按照程序順序執行。[1]
人們把馮諾依曼的這個理論稱為馮諾依曼體系結構。從EDVAC到當前最先進的計算機都采用的是馮諾依曼體系結構。所以馮諾依曼是當之無愧的數字計算機之父。
根據馮諾依曼體系結構構成的計算機,必須具有如下功能:
把需要的程序和數據送至計算機中。
必須具有長期記憶程序、數據、中間結果及最終運算結果的能力。
能夠完成各種算術、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力。
能夠根據需要控制程序走向,并能根據指令控制機器的各部件協調操作。
能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。
為了完成上述的功能,計算機必須具備五大基本組成部件,包括:
輸入數據和程序的輸入設備;記憶程序和數據的存儲器;完成數據加工處理的運算器;控制程序執行的控制器輸出處理結果的輸出設備。
早期的馮諾依曼計算機是以運算器為核心。
現代的計算機對其進行了改進,以存儲器為核心。
因此現代計算機的瓶頸在存儲器,而不是cpu。
系統概論這本書中的圖就是典型的早期馮諾依曼結構。
要想計算初中就學過的一元二次方程,看起來很簡單的一件事情。
解法大概如下圖所示:
要想計算機能快速的完成,有兩種方式:
2. 算法上的改進——軟件。
作為個人,想完成硬件上的進步無能無力,最佳方法就是追尋算法上的改進。
前一種方式計算需要8個步驟,而后一種需要5個步驟,基本上效率提升了40%。
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