计算机组成原理

什么是计算机？

计算机俗称电脑，是一种能够执行指令、进行数据处理和存储的电子设备，可以按照人们预先设定的程序进行运算、逻辑判断和数据处理，并根据输入的指令和数据生成相应的输出结果。

冯·诺依曼体系结构

（1）1944年夏天的一天，冯·诺依曼在火车站候车时遇到了戈尔斯坦，当时戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，正在参与ENIAC计算机的研制工作。他向诺伊曼介绍了ENIAC的研制情况，诺伊曼被这项工作吸引并认识到了它的重要性。随后，诺伊曼通过戈尔德斯廷中尉加入了ENIAC的研制小组，并带领一批富有创新精神的年轻科技人员朝着更高的目标努力。

（2）1945年6月，冯·诺依曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告，其中明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系。这份报告被视为计算机发展史上的里程碑，宣告了电子计算机时代的开始。

（3）1946年2月14日，世界上第二台电子计算机、第一台通用计算机ENIAC（电子数字积分计算机）诞生，整台计算机共使用大约6000个电子管和大约12000个二极管，功率为56KW，占地面积45.5平方米，重7850KG，使用时需要三十个技术人员同时操作。

（4）ENIAC是在冯·诺依曼的设计思想下开发的第一台通用计算机，尽管它在存储器方面与冯·诺依曼体系结构稍有不同，但该计算机的设计和实现对后来冯·诺依曼体系结构的发展起到了重要的推动作用。鉴于冯诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为”计算机之父，并将计算机体系结构称为冯·诺依曼结构。

（5）冯·诺依曼结构将计算机系统具体定义为五个部分，分别是运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备；

运算器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：负责执行各种算术和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法等。
控制器（Control Unit）：负责控制计算机的整体操作流程，按照指令序列从内存中获取指令，并将其发送给相应的部件进行执行。
存储器（Memory）：用于存储数据和指令。主要分为两种类型：主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘等）。主存储器用于临时存储正在运行的程序和数据，而辅助存储器则用于持久化地存储数据。
输入设备（Input Devices）：用于将外部信息输入到计算机中，如键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。
输出设备（Output Devices）：用于将计算机处理后的结果输出给用户或其他设备，如显示器、打印机、音频设备等。