冯诺依曼结构体
冯诺依曼模型是通过读取程序指令进而完成计算机不同的任务功能的而不是通过改变电路结构去完成不同的计算机任务和功能的。也称作程序存储式计算机
在冯诺依曼运算流程逻辑关系模型中,负责具体计算的是ALU即为运算逻辑单元(每个ALU都有属于自己的缓存)。控制器是控制协调结构体各个部分的任务,控制器也有自己的缓存。整个结构体还有属于自己的缓存。缓存的计算的指令和数据都是以二进制的形式保存计算的,存储器中的数据结构是命令和数据一一对应的映射关系的二维表
冯诺依曼模型的局限性:CPU访问存储器的速度制约了系统运行的速度,IO读写速度为整体效率的瓶颈。CPU将会在资料输入或输出存储器时闲置。由于CPU速度远大于存储器IO读写,因此瓶颈问题越来越严重。
cpu执行程序命令流程
1.控制器从存储器中读取命令(只有命令)加载到控制器缓存中
2.从控制器缓存中读取命令然后依据指令集解释成调度ALU的指令之后保存在控制器的另一个缓存中,同时建立解释后指令和命令之间的映射
3.将经过指令集解释过的指令转成电信号
4.将要被计算的数据通过命令和指令的映射关系把数据缓存到执行指令的ALU的缓存中
5.然后将指令和数据通过总线(电路)发送给ALU执行ALU预设指令集中的指令,执行对ALU的缓存数据进行计算,结果保存在ALU的另一个缓存中(ALU逻辑上有2个缓存)
汇编语言
计算机本身无法执行程序代码的,因为代码是给研发人员看的也是研发人员的思想和方法以及解决问题的思路的具象化的体现。所有计算机会将程序这个具有逻辑性的代码编译成可以顺序执行命令集合(数据也包含在命令中了),通常是将程序的逻辑性代码编译成不具备逻辑性但是可以顺序执行的命令集合也就是上下文
机器码
计算本身还是无法直接执行汇编语言,只有把汇编语言转译成机器码。计算机才能执行
关联
汇编语言和机器码是冯诺依曼模型中程序系统性执行流转的思路和方案,也是冯诺依曼模型思想的体现
PS
CS中的缓存一般是指存储实体。SE中的缓存是相关对于业务架构的概率,两者不可同日而语。
本文详细介绍了冯诺依曼结构的工作原理,包括CPU如何从存储器读取指令,通过控制器和ALU执行计算任务。还探讨了冯诺依曼模型的局限性,如CPU与存储器速度不匹配导致的效率瓶颈。此外,文章阐述了汇编语言和机器码在程序执行中的角色,以及它们与冯诺依曼模型的关系。最后,提及了缓存在计算机系统中的重要性及其在CS(计算机科学)和SE(软件工程)中的不同理解。
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