冯诺依曼在计算机领域中的贡献

冯诺依曼在计算机领域中的贡献

1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。在交谈中，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。

几天之后，诺伊曼专程来到莫尔学院，参观了尚未竣工的这台庞大的机器，并以其敏锐的眼光，一下子抓住了计算机的灵魂－－逻辑结构问题，令年轻的ENIAC的研制们敬佩不已。

因实际工作中对计算的需要以及把数学应用到其他科学问题的

强烈愿望，使诺伊曼迅速决定投身到计算机研制者的行列。对业已功成名就的诺伊曼来说，这样做需要极大的勇气，因为这是一个成败未卜的新征途，一旦失败，会影响他已取得的名誉和地位。诺伊曼却以对新事物前途的洞察力，毅然决然地向此征途迈出了第一步，于1944年8月加入莫尔计算机研制小组，为计算机研制翻开了辉煌的一页。

程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点－－没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这样，解题之前，必需先相好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：诺伊曼以其非凡的分析、综合能力及雄厚的数理基础，集众人之长，提出了一系列优秀的设计思想。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。报告明确规定，EDVAC计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五大部分组成，并阐述了这五大部分的职能和相互关系。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。

1954年6月，诺伊曼到美国普林斯顿高级研究所工作，出任ISA 计算机研制小组的主任职位。在那时，他提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。

实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。

把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要云存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标

志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。

冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程

1、简述诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。 答：诺依曼体系结构计算机的要点：计算机中的信息（程序和数据）以二进制方式表示。程序预存储，机器自动执行。计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成，计算机在处理器的控制下，首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中，接下来分析这条指令，而后发出该指令对应的电平脉码序列，即执行该指令。并以此递归运行程序。 2、何谓总线？计算机中有哪几类总线？简述其用途。 答：计算机的总线（Bus）就是连接计算机硬件各部件，用于计算机硬件各部件之间信息传输的公共通道。按照其传送信号的用途属性，总线可细分为：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus）三类。 ?地址总线（A_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送地址信息的信号线。此类信号线传送的信息总是从CPU到存储器或I/O端口，它是单向信号线。 ?数据总线（D_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送数据信息的信号线。此类信号线传送的信息可以是从CPU到存储器或I/O端口（“写”操作），也可能是从存储 器或I/O端口到CPU（“读”操作），它是双向信号线。 ?控制总线（C_Bus）：专用于CPU与其它部件之间传送控制信息和状态信息的信号线。此类信号线的构成比较复杂，传送的控制、状态信息可以是从CPU到其它部件，也可能 是从其它部件到CPU。此类总线中的某些具体的线是单向的（或从CPU到其它部件， 或反之），但作为总线来说，它是双向信号线。 3、中央处理器CPU是计算机的核心部件，主要功能是解释并执行计算机指令，完成数据处理和对计算机其他各部分进行控制。存储器是计算机系统中用来存储程序和数据的信息记忆部件。 4、嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之，嵌入式系统就是嵌入到目标应用系统中、完成特定处理功能的专用计算机系统。 5嵌入式处理器分类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统1.何谓计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是对计算机较高层次的抽象，是摆脱具体电路的实现而主要着眼于计算机系统的逻辑特征、原理特征、结构特征和功能特征的抽象。 3.什么是RISC？什么是CISC？简述他们的特点与差别。 答：RISC是Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机。特点是指令系统精炼，处理器电路逻辑相对简单，且能够以更快的速度执行操作。对于负载的功能需要编程实现。 CISC是Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机。特点是指令系统中含有大量的类似于高级程序设计语言结构的复合功能指令。指令系统庞大，处理器硬件电路的复杂度。 21.存储器和IO端口统一编址和独立编址各有什么特点？ARM7处理器统一编址编址方式 答：统一编址方式---存储器单元资源和IO端口资源统一编址在一个地址空间。特点：按地址空间位置约定各分类资源，访问IO端口如同访问存储器单元，无需专用的IO访问指令。 芯片上没有专用于IO访问的引脚。 独立编址方式---存储器资源和IO端口资源分别编址在两个地址空间，存储器地址空间和IO 地址空间。特点：按资源分类的地址空间清晰，使用不同的指令访问存储器和IO端口，处理器指令系统中既有存储器访问指令，又有专用的IO访问指令。芯片上有专用于IO访问的引脚。 22.大端存储模式和小端存储模式的含义：高位数据存储在高地址字节，这种组织数据的存储方

计算机特点

计算机特点 1、运算速度快、精度高。现代计算机每秒钟可运行几百万条指令，数据处理的速度相当快，是其他任何工具无法比拟的。 2、具有存储与记忆能力。计算机的存储器类似于人的大脑，可以“记忆“(存储)大量的数据和计算机程序。 3、具有逻辑判断能力。具有可靠逻辑判断能力是计算机能实现信息处理自动化的重要原因。能进行逻辑判断，使计算机不仅能对数值数据进行计算，也能对非数值数据进行处理，使计算机能广泛应用于非数值数据处理领域，如信息检索、图形识别以及各种多媒体应用等。 4、自动化程度高。利用计算机解决问题时，人们启动计算机输入编制好的程序以后，计算机可以自动执行，一般不需要人直接干预运算、处理和控制过程。 计算机(computer)俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。 由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。 计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，

并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。 计算机的应用在中国越来越普遍，改革开放以后，中国计算机用户的数量不断攀升，应用水平不断提高，特别是互联网、通信、多媒体等领域的应用取得了不错的成绩。1996年至2009 年，计算机用户数量从原来的630万增长至6710 万台，联网计算机台数由原来的2.9万台上升至5940万台。互联网用户已经达到3.16 亿，无线互联网有6.7 亿移动用户，其中手机上网用户达1.17 亿，为全球第一位。

冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程

1、简述冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。 答：冯诺依曼体系结构计算机的要点：计算机中的信息（程序和数据）以二进制方式表示。程序预存储，机器自动执行。计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成，计算机在处理器的控制下，首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中，接下来分析这条指令，而后发出该指令对应的电平脉码序列，即执行该指令。并以此递归运行程序。 2、何谓总线？计算机中有哪几类总线？简述其用途。 答：计算机的总线（Bus）就是连接计算机硬件各部件，用于计算机硬件各部件之间信息传输的公共通道。按照其传送信号的用途属性，总线可细分为：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus）三类。 ?地址总线（A_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送地址信息的信号线。此类信号线传送的信息总是从CPU到存储器或I/O端口，它是单向信号线。 ?数据总线（D_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送数据信息的信号线。此类信号线传送的信息可以是从CPU到存储器或I/O端口（“写”操作），也可能是从存 储器或I/O端口到CPU（“读”操作），它是双向信号线。 ?控制总线（C_Bus）：专用于CPU与其它部件之间传送控制信息和状态信息的信号线。此类信号线的构成比较复杂，传送的控制、状态信息可以是从CPU到其它部件，也可 能是从其它部件到CPU。此类总线中的某些具体的线是单向的（或从CPU到其它 部件，或反之），但作为总线来说，它是双向信号线。 3、中央处理器CPU是计算机的核心部件，主要功能是解释并执行计算机指令，完成数据处理和对计算机其他各部分进行控制。存储器是计算机系统中用来存储程序和数据的信息记忆部件。 4、嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之，嵌入式系统就是嵌入到目标应用系统中、完成特定处理功能的专用计算机系统。 5嵌入式处理器分类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统1.何谓计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是对计算机较高层次的抽象，是摆脱具体电路的实现而主要着眼于计算机系统的逻辑特征、原理特征、结构特征和功能特征的抽象。 3.什么是RISC？什么是CISC？简述他们的特点与差别。 答：RISC是Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机。特点是指令系统精炼，处理器电路逻辑相对简单，且能够以更快的速度执行操作。对于负载的功能需要编程实现。 CISC是Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机。特点是指令系统中含有大量的类似于高级程序设计语言结构的复合功能指令。指令系统庞大，处理器硬件电路的复杂度。 21.存储器和IO端口统一编址和独立编址各有什么特点？ARM7处理器统一编址编址方式 答：统一编址方式---存储器单元资源和IO端口资源统一编址在一个地址空间。特点：按地址空间位置约定各分类资源，访问IO端口如同访问存储器单元，无需专用的IO访问指令。芯片上没有专用于IO访问的引脚。 独立编址方式---存储器资源和IO端口资源分别编址在两个地址空间，存储器地址空间和IO地址空间。特点：按资源分类的地址空间清晰，使用不同的指令访问存储器和IO端口，处理器指令系统中既有存储器访问指令，又有专用的IO访问指令。芯片上有专用于IO访问的引脚。 22.大端存储模式和小端存储模式的含义：高位数据存储在高地址字节，这种组织数据的存储方式称为‘小端模式’；另一种则反之，高位数据存储在低地址字节，这种组织数据的存储方式称为‘大端模式’；

第4章冯诺依曼计算机机器级程序及其执行练习题答案解析

百度文库 1 第4章冯.诺依曼计算机：机器级程序及其执行 1、关于“图灵机”，下列说法不正确的是_____。 (A)图灵机给出的是计算机的理论模型； (B)图灵机的状态转移函数，其实就是一条指令，即在q状态下，当输入为X时，输出为Y，读写头向右(R)、向左(L)移动一格或不动(N)，状态变为p； (C)图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路； (D)凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了的问题人和算法也解决不了； (E)上述有不正确的。 答案：E 解释： 本题考核基本的图灵机模型。 20世纪30年代，图灵提出了图灵机模型，建立了指令、程序及通用机器执行程序的理论模型，奠定了计算理论的基础，因此(A)正确；选项(B)是图灵机的五元组形式的指令集，是一个行动集合，又称状态转移函数，因此正确；图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构造其图灵机（即算法和程序）来解决，因此(C)正确；(D)为图灵可计算性问题，正确。综上，本题答案为(E)。 具体内容请参考第四章视频之“图灵机的思想与模型简介”以及第四章课件。 2、关于“图灵机”和“计算”，下列说法不正确的是_____。 (A)计算就是对一条两端可无限延长的纸带上的一串0和1，一步一步地执行指令，经过有限步骤后得到的一个满足预先规定的符号串的变换过程； (B)“数据”可被制成一串0和1的纸带送入机器中进行自动处理，被称为数据纸带；处理数据的“指令”也可被制作成一串0和1的纸带送入机器中，被称为程序纸带；机器一方面阅读程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据进行变换处理。 (C)计算机器可以这样来制造：读取程序纸带上的指令，并按照该指令对数据纸带上的数据做相应的变换，这就是图灵机的基本思想； (D)上述有不正确的。 答案：D

冯诺依曼计算机的基本原理

冯诺依曼计算机的基本原理 核心是“存储程序”和“程序控制” 存储程序是指以代码的形式事先输入到计算机主存储器中，然后按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指令，直至程序执行结束。 冯诺依曼机的特点： 1）运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备 2）指令和数据以同等地位存于存储器中，并可按地址寻访 3）指令和数据均用二进制代码表示 4）指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。 5）指令在存储器内按顺序存放 运算器和控制器集成到同一芯片，合称为中央处理器（CPU）。CPU 和主存储器共同构成主机。 存储器： 主存储器由许多存储单元组成，每个存储单元包含若干个存储元件，每个元件存储一位二进制代码“0”或“1”。故而存储单元可存储一串二进制代码，称这串代码为存储字，这串代码的位数称为存储字长，存储字长可以是一个字节或者是字节的偶数倍。 主存储器的工作方式是按存储单元的地址进行存取的这种存取方式称为按地址存取方式（相联存储器可按内容访问）

主存储器的基本组成： 存储体存放二进制信息。 地址寄存器（MAR）存放访存地址，经过地址译码后找到所选的存储单元。 数据寄存器（MBR）是主存和其他部件的中介机构，用于暂存要从存储器中读或者写的信息。 时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号 注意：MAR和MDR属于存储器，但存在于CPU中 运算器：对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算数逻辑单元，运算器包含若干通用寄存器，用于暂存操作数和中间结果（累加器ACC，乘商寄存器、操作数寄存器、变址寄存器、基址寄存器）。还有程序状态字寄存器，保留各类运算指令或测试指令的结果的各类状态信息，以表征系统运行状态。 控制器：硬布线控制器、微程序控制器。由程序计数器、指令寄存器、控制单元组成。PC用来存放当前欲执行指令的地址，可以自动+1以形成下一条指令的地址，它与主存的MAR之间有一条直接通路。IR用来存放当前的指令，其内容来自主存的MDR。指令中的操作码（OP）送至CU，用以分析指令并发出各种微操作命令序列，而地址码送往MAR来取操作数。 输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机。 输出设备的任务是将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其

冯诺依曼与哈佛结构计算机的区别(精品)

冯诺依曼与哈佛结构计算机的区别（精品）冯诺依曼型计算机与哈佛结构计算机的区别 说到计算机的发展，就不能不提到德国科学家冯诺依曼。从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期，德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。 (一)冯?诺依曼结构 1945年，冯?诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来，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。 传统计算机采用冯?诺依曼(Von Neumann)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并在一起的存储器结构。冯?诺依曼结构的计算机其程序和数据公用一个存储空间，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;采用单一的地址及数据总线，程序指令和数据的宽度相同。处理器执行指令时，先从储存器中取出指令解码，再取操作数执行运算，即使单条指令也要耗费几个甚至几十个周期，在高速运算时，在传输通道上会出现瓶颈效应。 如图 1-3 所示，冯?诺依曼结构的计算机由 CPU 和存储器构成，程序计算器(PC)是CPU 内部指示指令和数据的存储位置的寄存器。CPU 通过程序计数器提供的地址信息，对存储器进行寻址，找到所需要的指令或数据，然后对指令进行译码，最后执行指令规定的操作。

1冯-诺依曼原理的基本思想是什么

1．冯-诺依曼原理的基本思想是什么？ 答：主要有三点： （1）计算机硬件组成应为五大部分：控制器、运算器、存储器、输入和输出； （2）存储程序，让程序来指挥计算机自动完成各种工作； （3）计算机运算基础采用二进制； 2．什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪几部分组成？它们之间有何联系？ 答：人们通常把构成计算机的物理装置称为计算机的硬件，其主要功能是：存放控制计算机运行的程序和数据，对信息进行加工处理，实现与外界的信息交换。软件是计算机程序及其相关文档的总称。软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。 3．什么是位、字节？什么是内存地址？ 答：在计算机中，二进制数中的每个0和1是信息的最小单位，称为二进制位，简称“位”，英文用“bit”表示。 4．什么是存储器？什么是内存？什么是外存？存储器的容量以什么为单位？ 答：在计算机中用于存放供CPU执行的指令，计算或处理的原始数据、中间结果、最终答案的部件称为存储器。用来存放可供CPU直接调用的指令或数据的存储器称为内部存储器，简称内存。计算机的内存一般由RAM和ROM组成，通过电路与CPU相连，CPU可向其中存入数据，也可以从中取得数据，存取数据速度与CPU速度相匹配。外存储器简称外存，主要有磁带、磁盘、光盘等。用于长期保存数据或程序，并能随时恢复或应用。其特点是容量大且断电后数据不丢失，但存储速度较慢。存储器的容量以字节为单位。 5．计算机主频和运算速度的含义是什么？ 答：主频是指机器的时钟频率，它直接影响到机器运行速度。运算速度是指机器每秒能执行的指令数，其单位为MIPS。 6．微型计算机中的主存储器由RAM和ROM组成，二者的主要区别是什么？正运行的用户程序存放在哪部分中？答： （1）RAM为随机存储器，可随时读写，断电后信息归零； （2）ROM为只读存储器，只可读出其内容而不能写入信息，断电后其住处仍保存着； （3）正运行的用户程序存放在RAM中； 7．计算机系统的主要性能指标反映在哪些方面？ 答：四个方面：字长、运算速度、存贮容量和主频。 8．计算：3.5英寸双面高密软盘容量，每道18个扇区，每面80条磁道。（要求有计算过程步骤） 答：512×18×80×2＝1474560（字节）约1.44MB 9．什么是CPU？它在计算机中起什么作用？ 答：运算控制单元又称为中央处理单元，简称CPU。 CUP是计算机的核心，由极其复杂的线路组成，它的作用是完成各种运算，并控制计算机各部件协调工作。 10．简述常用计算机语言及其程序的执行方式？ 答： （1）机器语言，是由若干个0和1，按照一定的规则组成的代码串。用机器语言编写的程序叫做目标程序。计算机可直接识别目标程序。 （2）汇编语言，它不能直接使硬件工作，必须用一套相应的语言处理程序去翻译为机器语言后，才能使硬件接受并

计算机体系结构习题与答案

一、复习题 1．简述冯?诺依曼原理，冯?诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？ 答：冯?诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。这3条合称冯?诺依曼原理 冯?诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。 (P51-P54) 2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。 答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。计算机实现，是计算机组成的物理实现, 就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。 (P47-P48) 3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？ 答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。 (P55) 4．简述RISC技术的特点？ 答：从指令系统结构上看，RISC 体系结构一般具有如下特点： (1) 精简指令系统。可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令; (2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种; (3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长; (4) 单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。 (P57-58) 5．有人认为，RISC技术将全面替代CISC，这种观点是否正确，说明理由？ 答：不正确。与CISC 架构相比较，RISC计算机具备结构简单、易于设计和程序执行效率高的特点，但并不能认为RISC 架构就可以取代CISC 架构。事实上，RISC 和CISC 各有优势，CISC计算机功能丰富，指令执行更加灵活，这些时RISC计算机无法比拟的，当今时代，两者正在逐步融合，成为CPU设计的新趋势。 (P55-59) 6．什么是流水线技术？ 答：流水线技术，指的是允许一个机器周期内的计算机各处理步骤重叠进行。特别是，当执行一条指令时，可以读取下一条指令，也就意味着，在任何一个时刻可以有不止一条指令在“流水线”上，每条指令处在不同的执行阶段。这样，即便读取和执行每条指令的时间保持不变，而计算机的总的吞吐量提高了。 (P60-62) 7．多处理器结构包含哪几种主要的体系结构，分别有什么特点？ 答：多处理器系统：主要通过资源共享，让共享输入/输出子系统、数据库资源及共享或不共享存储的一组处理机在统一的操作系统全盘控制下，实现软件和硬件各级上相互作用，达到时间和空间上的异步并行。 SIMD计算机有多个处理单元，由单一的指令部件控制，按照同一指令流的要求为他们分配各不相同的数据并进行处理。系统结构为由一个控制器、多个处理器、多个存贮模块和

冯诺依曼在计算机领域中的贡献

冯诺依曼在计算机领域中的贡献 1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。在交谈中，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。 几天之后，诺伊曼专程来到莫尔学院，参观了尚未竣工的这台庞大的机器，并以其敏锐的眼光，一下子抓住了计算机的灵魂－－逻辑结构问题，令年轻的ENIAC的研制们敬佩不已。 因实际工作中对计算的需要以及把数学应用到其他科学问题的 强烈愿望，使诺伊曼迅速决定投身到计算机研制者的行列。对业已功成名就的诺伊曼来说，这样做需要极大的勇气，因为这是一个成败未卜的新征途，一旦失败，会影响他已取得的名誉和地位。诺伊曼却以对新事物前途的洞察力，毅然决然地向此征途迈出了第一步，于1944年8月加入莫尔计算机研制小组，为计算机研制翻开了辉煌的一页。 程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点－－没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这样，解题之前，必需先相好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：诺伊曼以其非凡的分析、综合能力及雄厚的数理基础，集众人之长，提出了一系列优秀的设计思想。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。报告明确规定，EDVAC计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五大部分组成，并阐述了这五大部分的职能和相互关系。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。 1954年6月，诺伊曼到美国普林斯顿高级研究所工作，出任ISA 计算机研制小组的主任职位。在那时，他提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。 实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。 把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要云存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标

目前的计算机都是按冯·诺依曼的________原理设计的

1.目前的计算机都是按冯·诺依曼的________原理设计的。 A.开关电路 B.存储程序 C.二进制 D.逻辑运算 2.________是计算机应用中最诱人也是难度最原理设计的。 A.科学计算 B.数据处理 C.自动控制 D.人工智能 3.下列不属于信息的是________。 A.报上登载举办商品展销的消息 B.电视中计算机产品广告 C.计算机 D.各班各科成绩 4.能将计算机运用结果以可见的方式向用户展示的部件是________。 A.存储器 B.控制器 C.输入设备 D.输出设备 5.高级语言的编译程序属于________。 A.专用软件 B.应用软件 C.通用软件 D.系统软件 6.二进制数1011010转换成十进制数为________。 A.103 B.90 C.171 D.71 7.微型计算机硬件系统中最核心的部位是________。 A.主板 B.CPU C.内存储器 D.I/0设备 8.构成计算机物理实体的部位被称为________。 A.计算机系统 B.计算机硬件 C.计算机软件 D.计算机程序 9.一个字长为6位的无符号二进制数能表示的十进制数值范围是________。

10.微型计算机的主机由CPU、________构成。 A.RAM B.RAM、ROM和硬盘 C.RAM和ROM D.硬盘和显示器 11.用于解决某种实际问题的程序系统及相应的技术文档资料称为________。 A.汇编语言 B.机器语言 C.系统软件 D.应用软件 12.计算机内部用于处理数据和指令的编码是________。 A.十进制码 B.二进制码 C.ASCII码 D.汉字编码 13.下列字符中ASCII码值最小的是________。 A.a B.A C.f D.Z 14.下列存储器中，属于外部存储器的是________。 A.a B.RAM C.Cache D.硬盘 15.CAPS LOCK 键是________。 A.大小写锁定键 B.换档键 C.退格键 D.回车键 16.在WORD编辑状态下，要想删除光标前面的字符，可以按________。 A.Backsp锁定键 B.Del C.Ctrl+P D.Shift+A 17.在WORD的编辑状态中，使插入点快速移动到文档尾的操作是________。 A.pagksp锁定键

冯诺依曼结构是指计算机结构必须包括五个部分

1.冯诺依曼结构是指计算机结构必须包括五个部分，分别为_________、__________、 _________、__________、__________。 2.复制的快捷键是_____________，粘贴的快捷键是_____________。 3.1MB=_____________KB。 4.在查找中，“*”表示_____________，“？”表示_____________。 5..JPG表示_____________格式；.DOC表示_____________格式。 6.请写出你的一个电子邮箱__________________________。 7.FTP是指__________________。 8.请指出IP地址“192.168.110.257”的错误___________________。 9.数码相机中导出的图片怎么改变其容量和尺寸，写出你常用的软件或方法（至少两种） _________________、________________。 10.使用打印、复印、扫描一体机的复印功能是否需要连接计算机。_____________ 11.硬盘格式化以后，里面的资料是否无法找回？_____________ 12.ROM是指_____________，RAM是指_____________。 13.网址https://www.wendangku.net/doc/3d18119678.html,中gov表示网站类型为_____________。 14.通过电子邮箱一次性发送20个文件，首先应将这些文件进行________处理。 15.大多数打印机连接到计算机上不能直接使用，需先安装该打印机的_____________。 16.请检测你当前计算机的性能：CPU__________________________，内存_____________， 硬盘_____________。 17.写出Office办公组件中常用的三个软件名称：_____________，_____________， _____________。

计算机作业答案

1. 简述计算机发展过程以及各阶段所采用的元器件和主要特点、作用? 答：计算机的发展过程主要有如下四代： 第一代（1946-1957）电子管计算机，主要特点：以电子管为基本电子器件。主要作用：用于科学计算； 第二代(1958年～1963年)是晶体管计算机，主要特点：主要元件由晶体管代替了电子管。主要作用：用于工业自动化控制； 第三代(1964年～1971年)是小规模集成电路计算机，主要特点：逻辑元件采用小规模集成电路，这种电路器件是把几十或几百个独立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅芯片上。主要作用：文字、图像、通信；第四代(1971年～至今)是大规模集成电路计算机，主要特点：逻辑元件采用大规模集成电路，有的甚至采用超大规模集成电路技术，在硅半导体芯片上集成1000到10万个电子器件。 主要作用：社会各领域如公司办公、家庭上网、超市收银等。 2. 简述冯诺依曼原理的基本内容? 答：冯诺依曼体系结构有以下特点： 1）计算机处理的数据和指令一律采用二进制数的形式表示； 2）指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中； 3）顺序执行程序的每一条指令； 4）计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 程序执行过程实际上是不断的取指令、分析指令、执行的过程。因为其结构特点，冯诺依曼的计算机本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制，即使有关数据已经准备好，也必须逐条执行指令 3. 简述启动控制面板的常用方法? 答：常用打开控制面板的方法：

1）点开始，选择控制面板打开。 2）打开我的电脑，选择控制面板。 3）点开始-运行，输入命令control，回车打开控制面板。 4. 什么是存储器? 内存储器和外存储器直接有什么本质的不同? 答：计算机存储器是记忆部件，用来存放程序和数据，是计算机的重要组成部分。计算机 中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在 存储器中。它可分为： 内部存储器 外部存储器 内存（内部存储器）：其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据，只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算， 当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 外存（外部存储器）一般用于掉电存储，比如软盘、硬盘、CD/DVD、U盘、移动硬盘等，可以存储程序代码或用户数据资料等。 内存和外存主要的区别： 1）速度不同。内存要比外存速度至少快上百倍，外存通常较慢，运行时要先加载到 内存运行。 2）容量不同。内存容量一般就几个G，大的也就是16G、32G等，而外存，比如硬盘，随便就是几个T。 3）成本不同。内存很贵，而Flash做的U盘或者磁片做的硬盘都相对内存来讲比较 便宜。 3）易失性不同。内存关机断电数据就会全部丢失，而外存掉电后能保持记忆不丢失，数据一直都在。 5. Word2010中，如何为文件设置密码? 答：在 Word 2010 文档中设置密码，请执行下列操作： 1）单击“Office 按钮”Office 按钮，指向“准备”，然后单击“加密文档”。 Word 2010 设置和修改文档密码

冯.诺依曼型计算机与哈佛型计算机的比较

冯.诺依曼型计算机与哈佛型计算机 一、关于冯.诺依曼型计算机 1945年，冯.诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来，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。冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按冯·诺依曼的提出的结构体系和工作原理设计制造的。 冯·诺依曼型计算机的特点有以下几个： 1. 计算机完成任务是由事先编号的程序完成的； 2. 计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。 3. 计算机能自动连续地完成程序。 4. 程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\输出设备完成。 5. 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成。 根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能： 1. 把需要的程序和数据送至计算机中。 2. 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。 3. 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。 4. 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。 5. 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：输人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。 二、关于哈佛型计算机 数字信号处理一般需要较大的运算量和较高的运算速度，为了提高数据吞吐量，在数字信号处理器中大多采用哈佛结构。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度。 哈佛型计算机的特点有以下几个： 1. 使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许 指令和数据并存，以便实现并存处理。 2. 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两 个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输。 3. 两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。 三、冯.诺依曼型计算机与哈佛型计算机的比较 1. 两种计算机首先的区别在于它们各自的特点不同。

冯诺依曼结构和哈佛结构

冯?诺依曼结构和哈佛结构 一、冯?诺依曼结构： 1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指令存储器合并在一起并经由同一个总线传输的存储器结构。其结构如下图所示： 2.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必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。 3.在典型情况下，完成一条指令需要3个步骤，即：取指令、译码和执行。 冯?诺依曼结构的处理器对存储器进行读写操作的指令，如下图所示： 由于冯?诺依曼结构中取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，而且由同一总线传输，所以它们无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。 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。为克服数据流传输的瓶颈，提高运算速度，人们开发出了较快运算速率，更高数据吞吐量的哈佛结构。

二、哈佛结构 1.哈佛结构是一种将程序指令存储和数据指令存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。其结构如下图所示： 2..哈佛结构处理器与冯?诺依曼结构处理器相比较有两个明显的特点： ①使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允 许指令和数据并存； ②使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径， 而这两条总线之间毫无关联。 3.哈佛结构的处理器对存储器进行读写操作的指令，如下图所示： 通过上图可以看出如果采用哈佛结构，在处理相同的3条存取数指令的时候，各条指令可以重叠地执行，这样就克服了数据流传输过程中的瓶颈，提高了处理器的运算速度。 三、哈佛结构和常见的冯?诺依曼结构区别 哈佛结构与冯?诺依曼结构的最大区别在于冯?诺依曼结构的计算机采用代码与数据的统一编址，而哈佛结构是独立编址的，代码空间与数据空间完全分开。

冯。诺依曼型计算机的缺点及改进方法

冯。诺依曼型计算机的缺点及改进方法从计算机诞生那天起，冯.诺依曼体系结构占据着主导地位，几十年来计算机体系结构理论并没有新理论出现。随着计算机应用范围的迅速扩大，使用计算机解决的问题规模也越来越大，因此对计算机运算速度的要求也越来越高。然而由于传统冯.诺依曼计算机体系结构天然所具有的局限性，从根本上限制了计算机的发展。冯。诺依曼计算机有四个主要部分：中央处理器、存储器、接口电路和外部设备，各部分之间的互连总线有：地址总线、控制总线、双向数据线和输入输出线。电脑的信息数据采用二进制进行编码，将数据输入电脑时，是一个一个地按地址对号先后入座，经计算、处理，然后输出结果，而不是将数据同时输入电脑。这种串行方式比并行方式所需的各部件之间的互联线数目大大减少，从而简化了电路，使目前超大规模集成电路得以实现。但是，却使电脑丧失了实时处理的能力，因为，串行方式延长了数据输入和处理的时间，从而限制了电脑的计算处理速度，这就是现在冯。诺依曼型计算机所面临的"瓶颈"问题。 冯。诺依曼型计算机以存储程序原理为基础，指令与数据混合存储，程序执行时，CPU 在程序计数器的指引下，线性顺序地读取下一条指令和数据，以运算器为中心，这就注定了其本质特点是线性或是串行性。这主要表现在指令执行的串行性和存储器读取的串行性两个方面。所以我认为冯。诺依曼结构体系的“瓶劲”问题主要还是因为串性。 我认为改善此问题的出路是使用并行技术，在指令运算处理及数据存储上都巧妙地运用并行技术。比如：存储器的访问不再用片选控制，而是可以任意地访问单元，在读写数据时用原子操作或事务处理的思想保证数据的一致性。 目前对冯诺依曼结构瓶颈对策的系统“哈佛系统”。哈佛结构是使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码後得到数据地址，

冯诺依曼体系计算机存储器体系的瓶颈及发展

冯·诺依曼体系计算机存储器体系的瓶颈及发展 ——计算机类王一之摘要： 冯·诺依曼体系结构是目前应用最广泛的计算机体系结构，从1949年的EDVAC （Electronic Discrete variable Automatic Compute电子离散变量计算机）到如今几乎所有的商用计算机，历经半个多世纪，计算机制造技术发生了巨大变化，但冯·诺依曼体系结构仍 然沿用至今，可见其优越性。而其中储存器在该体系中有着至关重要的作用。本文就存储器对于冯·诺依曼体系结构的影响以及该体系的未来发展展开讨论。 0 引言： 美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。人们把冯·诺依曼的这个理论称 为冯·诺依曼体系结构。①这个体系中，以二进制表示数据，计算机运把要执行的程序和处理的数据首先存入主存储器（即内存），在执行程序时，按顺序从主存储器中取出指令一条一条地执行。计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其最大特点便是将指令和数据都放在储存器中，那么储存器的作用便尤为重要。随着半导体技术的发展，以其为基础的储存器也随之高速发展，然而计算机其它部件（如运算器）发展的速度已经超过了储存器的发展速度，并且还有着不断拉开差距的趋势，而储存器的发展似乎即将到达瓶颈。现今储存器中信息传输速度的瓶颈成为了该体系计算机的瓶颈。本文将讨论这种瓶颈的原因以及对未来计算机发展的思考。 1 冯·诺依曼体系计算机的储存器体系 冯·诺依曼体系计算机中的储存器最粗略的可分为两种，即只读存储器(Read-only Memory，ROM)和随机存取存储器(Random-access Memory, RAM)。ROM属于非易失性存储器，即使电源断电，ROM中存储的数据也不会消失。而RAM属于易失性存储器,一旦电 源断电，RAM中存储的数据就会随之消失。其中RAM的速度快，但容量小，可跟随处理器实时运算。而ROM速度慢，但容量大，用于大量储存数据。 更加详细地，存储器可分为下图中的七种，由上至下速度更慢，容量更大，价格更便宜。寄存器（Register）是最接近运算器的储存器，由触发器和锁存器及其他门电路构成，其响应速度可达1ns，相应的，容量只有几百比特（如8086寄存器包含14个16位寄存器，仅有224bit的容量）。主存（DRAM）即我们生活中所说的内存，它的作用主要是用来暂时存放需要在CPU中进行运算的数据，以及与各种外部存储设备交换数据。在计算机运行中，CPU把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后再将结果传送出来。其容量有 几GB，响应速度则超出了100ns。为了弥补主存与寄存器间的巨大差异，高速缓冲存储器（Cache）诞生了。它是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多，在计算机存储系统的层次结构中，是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。为了提升效率，现今多数CPU拥有三级高速缓存， 如intel的i7-7700HQ有着256KB L1缓存，1MB L2缓存以及6MB L3缓存）。CPU会首先在L1高速缓存中寻找数据，若未找到，则在L2中寻找，之后在L3中寻找，只有高速缓冲存 储器不含有所需数据时，CPU才会访问主存。这极大的提升了CPU的运行效率。剩余的两种存储器都属于非易失性存储器，本地存储有硬盘，光盘，U盘等，可以储存多达TB级量的数据，速度相比RAM极大的下降，目前最快的固态硬盘也只能达到3-4GB/s的读写速度，