自动化网-工控人家园官网移动版

世界上第一台电子数字式计算机ENIAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）（如图1所示）于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。

这些思想奠定了现代计算机的基本结构，并且开创了程序设计的新时代。冯·诺依曼对计算机界的最大贡献在于“存储程序控制”概念的提出和实现，主要包含以下三个方面的思想。
（1）根据任务编制程序
   计算机对任务的处理，首先必须设计相应的算法，而算法是通过程序来实现的，程序就是一条条的指令，告诉计算机按照一定的步骤不断地去执行。程序中还应提供需要处理的数据，或者规定计算机在什么时候、什么情况下从输入设备取得数据，或向输出设备输出数据。
（2）将编制好的程序存储在计算机内部
   计算机只能识别二进制文件，也就是一串0和1的组合。我们编写的程序，不管使用哪种语言，如汇编语言、C、JAVA等，最终都要编译成二进制代码，也就是机器语言，计算机才能够读懂和识别，才能按照一条条指令去执行diangon.com。因此，编写好的程序最终将变为指令序列和原始数据，保存在存储器中，提供给计算机执行。
（3）计算机能够自动、连续地执行程序，并得到需要的结果
   存储器就是一个个小房间，并且按照一定的地址进行编号，需要执行的指令和数据都以二进制代码的形式存放在存储器中。计算机开始执行程序，设置一个程序计数器PC（Program Counter）指向需要执行的指令或者代码处，每执行一个字节的指令，PC计数器自动加1，如果程序需要转移，PC指向转移地址处，按照转移地址读取后续指令。计算机就是这样能够自动地、连续不断地从存储器中逐条读取指令，并且完成相应操作，直到整个程序执行完毕。
   冯·诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。

 

按照冯·诺依曼的计算机结构，整个计算机硬件系统是由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五大部件组成的，如图1所示。

图1 计算机硬件系统结构图

（1）运算器 

运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，简称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。 

（2）控制器 

控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码。根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。 

（3）存储器 

存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）两种。

（4）输入设备 
    输入设备是给计算机输入信息的设备，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存

（5）输出设备 

输出设备是输出计算机处理结果的设备，大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。

输入设备和输出设备常常被简称为I／O设备。

现代计算机可认为是由三大部件组成：CPU、I／O设备及主存储器MM，如图2所示。

图2 现代计算机的组成框图