冯·诺依曼模型

冯·诺依曼于 1945 年提出了他的计算机架构设计，后来被称为冯·诺依曼架构。它由控制单元、算术和逻辑存储单元（ALU）、寄存器和输入/输出组成。

冯·诺依曼架构基于存储程序计算机的概念，其中指令数据和程序数据存储在同一内存中。 这种设计至今仍被用于当今生产的大多数计算机中。

基于冯·诺依曼的计算机

• 使用单个处理器
• 使用一个内存来存储指令和数据。
• 执行程序遵循取指-译码-执行周期

冯·诺依曼模型的组成部分

• 中央处理器
• 总线
• 存储器单元

中央处理器

执行大部分数据处理操作的计算机部分称为中央处理器，简称 CPU。

中央处理器也可以定义为负责执行计算机程序指令的电子电路。

CPU 执行由计算机中包含的指令类型决定的各种功能。

CPU 的主要组成部分是算术和逻辑单元 (ALU)、控制单元 (CU) 和各种寄存器。

算术和逻辑单元 (ALU)

算术和逻辑单元 (ALU) 执行执行指令所需的微操作。 简而言之，ALU 允许进行算术（加、减等）和逻辑（与、或、非等）运算。

控制单元

计算机系统的控制单元控制 ALU、内存和输入/输出设备等组件的操作。

控制单元包含一个程序计数器，其中包含要提取的指令的地址，以及一个指令寄存器，指令从内存中提取到该寄存器中以供执行。

寄存器

寄存器指的是 CPU 中的高速存储区域。 CPU 处理的数据是从寄存器中提取的。

以下是数据处理中起关键作用的寄存器列表。

总线

总线是通过它在多寄存器配置系统中共享寄存器之间信息的方式。

总线结构由一组公共线路组成，每个寄存器一位，通过这些线路一次传输二进制信息。 控制信号决定总线在每个特定的寄存器传输期间选择哪个寄存器。

冯·诺依曼架构由三个主要的总线系统组成，用于数据传输。

存储器单元

存储单元是存储单元的集合，以及将信息传入和传出存储单元所需的关联电路。 存储器以称为字的一组位为单位存储二进制信息。 存储单元的内部结构由其包含的字数和每个字中的位数指定。

计算机系统中使用了两种主要类型的存储器

1. RAM (随机访问内存)
2. ROM（只读存储器）