如何理解冯・诺依曼体系结构的核心思想?

如何理解将程序和数据都存储在存储器中,只需要改变程序,可以不用重新布线或调节开关?

这是冯·诺依曼体系结构的核心思想,本质是用“软件(程序)”的灵活性替代“硬件(布线/开关)”的固定性,实现计算机功能的快速切换。

理解它可以通过“对比传统设备”和“拆解核心逻辑”两步:

  1. 对比传统设备:从“专用”到“通用”

    • 早期计算设备(如继电器计算机、机械计算器)是“功能绑定硬件”的:比如要实现加法,必须连接特定的电路布线;要实现乘法,就得重新拆接线或拨动大量物理开关,硬件和功能一一对应,改功能=改硬件。
    • 而“程序和数据存存储器”的设计,让计算机变成“通用平台”:硬件(CPU、存储器等)是固定的,不同功能靠不同的“程序指令”来定义——就像同一台手机,装不同APP就能实现聊天、拍照、办公,不用换手机硬件,只需换“软件(对应程序)”。
  2. 核心逻辑:程序是“硬件操作的指令清单”

    • 程序本质是一串二进制指令,存储在存储器中,CPU会按顺序读取这些指令,再根据指令控制硬件(如运算器计算、存储器读写数据)。
    • 当需要改变计算机功能时,无需动硬件:比如从“计算1+1”改成“计算2×3”,不用重新接电路,只需替换存储器里的程序(把“加法指令”换成“乘法指令”),CPU读取新指令后,自然会执行新的运算逻辑。

举一个冯·诺依曼体系结构的具体例子

最典型的例子是我们日常使用的家用

本资源集提供了针对小型无人机六自由度非线性动力学模型的MATLAB仿真环境,适用于多个版本(如2014a、2019b、2024b)。该模型完整描述了飞行器在三维空间中的六个独立运动状态:绕三个坐标轴的旋转(滚转、俯仰、偏航)与沿三个坐标轴的平移(前后、左右、升降)。建模过程严格依据牛顿-欧拉方程,综合考虑了重力、气动力、推进力及其产生的力矩对机体运动的影响,涉及矢量运算与常微分方程求解等数学方法。 代码采用模块化与参数化设计,使用者可便捷地调整飞行器的结构参数(包括几何尺寸、质量特性、惯性张量等)以匹配不同机型。程序结构清晰,关键步骤配有详细说明,便于理解模型构建逻辑与仿真流程。随附的示例数据集可直接加载运行,用户可通过修改参数观察飞行状态的动态响应,从而深化对无人机非线性动力学特性的认识。 本材料主要面向具备一定数学与编程基础的高校学生,尤其适合计算机、电子信息工程、自动化及相关专业人员在课程项目、专题研究或毕业设计中使用。通过该仿真环境,学习者能够将理论知识与数值实践相结合,掌握无人机系统建模、仿真与分析的基本技能,为后续从事飞行器控制、系统仿真等领域的研究或开发工作奠定基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
微型计算机的代际发展与·体系结构密切相关。·机的原理最早由约翰··提出,其核心思想包括将程序指令和数据存储计算机的同一内存中,并按照顺序一条接一条地执行指令。这种设计被称为存储程序概念,是现代计算机体系结构的基础。 参考资源链接:[《程序设计基础》作业一答案详解](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/7xqhiqoonj?spm=1055.2569.3001.10343) 微型计算机从20世纪70年代末开始迅速发展,随着集成电路技术的进步,计算机硬件的成本大幅下降,体积不断缩小,计算能力却不断提升。微型计算机的代际划分通常依据其使用的微处理器技术,从最初的4位和8位微处理器,到现在的多核64位处理器,每一代的更新都伴随着性能的显著提升和应用范围的扩大。 在微型计算机的发展过程中,每一代的技术变革都体现了·体系结构的基本原则,即通过CPU来执行存储在内存中的程序。CPU的组成部分,包括运算器、控制器和寄存器,配合内存和存储设备,共同实现了这一原理。此外,操作系统作为系统软件的核心,管理硬件资源并提供用户与应用程序的接口,也是基于·机的概念设计的。 总结来说,微型计算机的发展史是·体系结构的实际应用和演进史。学习微型计算机的代际变化和·体系结构之间的关系,有助于我们更好地理解计算机硬件的进步和整个计算机系统的设计原理。如需深入了解计算机代际发展及其与体系结构的关系,可参考《程序设计基础》作业一答案详解,该资料详细解答了计算机基础知识和相关概念。 参考资源链接:[《程序设计基础》作业一答案详解](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/7xqhiqoonj?spm=1055.2569.3001.10343)
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