冯诺伊曼体系架构与经典计算范式

1.1 冯诺伊曼体系架构的起源

冯诺伊曼体系架构的起源可以追溯到1940年代初期。在这个时期，世界上第一台电子数字计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）在美国诞生。ENIAC的成功标志着电子计算机时代的开始，但它的设计理念并不完善。ENIAC采用的是程序控制方式，但程序和数据存储在一起，缺乏模块化设计。

1945年，匈牙利物理学家约翰·冯诺伊曼（John von Neumann）提出了著名的冯诺伊曼体系架构，这一架构对现代计算机的设计产生了深远的影响。冯诺伊曼认为，计算机系统应该包括五大组成部分：存储器、算术逻辑单元、控制单元、输入输出设备和通信接口。这一体系架构的特点是将程序和数据分开存储，并且通过指令控制计算机的运行。

为了更好地理解冯诺伊曼体系架构，我们可以使用Mermaid流程图来展示其核心组成部分：

graph TD
    A[中央处理器] --> B[存储器]
    B --> C[输入设备]
    B --> D[输出设备]
    A --> E[算术逻辑单元]
    A --> F[控制单元]
    E --> G[存储器]
    G --> H[输入设备]
    G --> I[输出设备]
    F --> J[存储器]
    F --> K[输入设备]
    F --> L[输出设备]

图1-1：冯诺伊曼体系架构的Mermaid流程图

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