现代计算机模型

现代计算机模型

计算机有各种不同的模型。现代计算机模型定义了计算机内部的结构，主要可归纳为以下三点：（1）计算机有5个组成部分，分别是输人、存储、处理（运算）、控制和输出。

（2）计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放在计算机的存储器中。

（3）计算机根据程序的指令序列执行，即程序存储的概念。

一：计算机的组成部分

在现代计算机模型中，控制器作为计算机的核心，对计算机的所有部件实施控制，协调整个系统有条不紊地工作。输人设备输入数据和程序，这些数据和程序被存放到存储器（Memory）中。

执行算术和逻辑运算的部件叫做运算器，也叫算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。程序的执行结果由输出设备输出。

运算器和控制器的部分称为CPU（Cenlral Processing Unit，中央处理器）因此，可以把现代计算机结构划分为3个子系统：处理器子系统、存储器子系统和输入输出子系统。

二：程序存储的概念

在现代计算机模型结构中，程序被要求在执行之前放到计算机存储器中，而且程序和数据要求采用同样的格式，因为存储器只接收二进制数据格式。

进一步地，现代计算机模型要求程序必须由有限的指令数童组成。按照一般的理解，计算机指令是进行基本操作的机器代码，如进行一个数据的传送就是一个基本操作，即执行相应的代码。按照这个模型，控制器先从存储器中读取指令，然后执行指令。

编程是指在实际处理数据之前，确定处理的方法和处理过程。早期这些方法和过程是与计算机本

身的能力结合的；现在的编程概念已经不再与特定的计算机有关，相关的程序移植技术已经使计算机程序能够脱离特定的计算机，实现更广泛的应用。

使用程序存储的一个重要的理由是程序的“重用”，即对不同的原始数据，“计算”过程本身是相同的。

现代计算机模塑定义了计算机程序由一系列独立的基本操作（指令）组成，不同的程序可以由不同的指令组合实现。

三：数据的存储形式

数据有多种类型，最基本的就是整数、实数以及符号。因此，存储在计算机存储器中的数据，包括程序，都必须被转换为能够被计算机接受的方式，以实现数据的存储。

计算机内部的数据是以二进制形式存储的，因此，将计算机外部各种类型的数据变换为计算机二进制模式，并且有效地表达这些数据类型，成为计算机研究的重要方面——计算机的数据组织。

在业界曾认为现代计算机体系的提出者是冯诺依曼（John Von Neuman），但现在认为发明权属于阿塔纳索夫（John Atana soft）和贝里（K.Beny）。

还有一个有名的体系被称为哈佛结构（Harvard Architecture），哈佛结构中将数据和程序存储分为两个不同的存储器，而现在计算机体系中程序和数据是在同一个存储器中。实际上，现在的计算机中这两种体系都在被使用。

实际上还有其他一些模型使用在不同的计算机中，例如多处理器的流水线结构、并行结构等，但就其基本原理而言，它们应该是类似的。

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