冯诺依曼体系结构(Von Neumann Architecture)是现代计算机的基础架构,由匈牙利科学家冯·诺依曼(John von Neumann)于1945年提出。其主要特点如下:
存储程序
程序和数据都存储在同一个存储器中,即程序和数据没有本质区别,都可以被处理器读取和处理。
顺序执行
处理器按照存储器中的指令顺序依次执行,可以通过跳转指令改变执行顺序。
共享总线
存储器、处理器和I/O设备通过总线进行通信,这条总线就像是连接各个部件的高速公路。
通用性强
冯·诺依曼架构的通用性非常强,几乎所有的现代计算机都采用了这种架构。
易于编程
由于程序和数据都存储在同一个地方,编程变得更加直观和方便。
二进制表示
计算机内部采用二进制表示数据和指令,这是冯·诺依曼体系结构的另一个重要特征。
硬件与软件的分离
程序和数据都以二进制形式存储在存储器中,实现了硬件设计和程序设计的分离,促进了计算机的发展。
指令和数据共享存储器
指令和数据在存储器中是同等对待的,都可以通过总线访问,这使得指令可以像数据一样进行操作。
这些特点共同构成了冯诺依曼体系结构的核心,奠定了现代计算机的基本架构。尽管如此,这种架构也存在一些局限性,例如存储器的一维线性结构和指令与数据的混合存储可能导致性能瓶颈,这些局限性也促使了计算机体系结构的不断发展和改进。