冯·诺伊曼体系(Von Neumann architecture)是一种计算机体系结构,它由匈牙利数学家冯·诺伊曼于1945年提出。冯·诺伊曼体系是现代计算机体系结构的基础,几乎所有的通用计算机都采用了这种体系结构。
冯·诺伊曼体系的核心思想是将计算机硬件和软件分离,即将指令和数据存储在同一块存储器中,这个存储器被称为存储器单元。指令和数据都以二进制的形式存储,并按照地址进行寻址。
冯·诺伊曼体系中的计算机包括以下几个重要组成部分:
- 中央处理器(Central Processing Unit, CPU):负责执行指令和处理数据的核心部件。CPU包括运算器(Arithmetic Logic Unit, ALU)、控制器(Control Unit, CU)和寄存器(Register)等组件。
- 存储器(Memory):用于存储指令和数据的设备。存储器按照地址进行寻址,并可读写。
- 输入/输出设备(Input/Output Devices):用于与外部环境进行信息交互,如键盘、显示器、硬盘等。
- 总线(Bus):连接中央处理器、存储器和输入/输出设备的通信线路。总线用于数据传输和指令传递。
冯·诺伊曼体系的特点是具有程序存储特性,即程序以数据的形式存储在存储器中,并由CPU按顺序执行。这种体系结构具有灵活性、通用性和可编程性,使得计算机能够执行各种不同的任务,并支持软件的开发和复用。
冯·诺伊曼体系的提出对计算机科学和技术的发展产生了深远的影响,它为现代计算机的设计和实现奠定了基础,并成为了后续计算机体系结构的重要参考和发展基础。