01 | 冯·诺依曼体系结构:计算机组成的金字塔

组成

任何一台计算机的任何一个部件都可以归到 运算器控制器存储器输入设备 输出设备中,而所有的现代计算机也都是基于这个基础架构来设计开发的。

而所有的计算机程序,也都可以抽象为从输入设备读取输入信息,通过运算器控制器来执行存储在存储器里的程序,最终把结果输出到输出设备中。而我们所有撰写的无论高级还是低级语言的程序,也都是基于这样一个抽象框架来进行运作的。

冯·诺依曼体系结构 - 图1

总结

可以说,冯·诺依曼体系结构确立了我们现在每天使用的计算机硬件的基础架构。因此,学习计算机组成原理,其实就是学习和拆解冯·诺依曼体系结构。

具体来说,学习组成原理,其实就是学习控制器、运算器的工作原理,也就是 CPU 是怎么工作的,以及为何这样设计;学习内存的工作原理,从最基本的电路,到上层抽象给到 CPU 乃至应用程序的接口是怎样的;学习 CPU 是怎么和输入设备、输出设备打交道的。

学习组成原理,就是在理解从控制器、运算器、存储器、输入设备以及输出设备,从电路这样的硬件,到最终开放给软件的接口,是怎么运作的,为什么要设计成这样,以及在软件开发层面怎么尽可能用好它。