馮諾依曼機

關於馮諾依曼機

20世紀40年代，馮· 諾依曼在參與世界上第一臺計算機- ENIAC的研製 小組工作時，發現ENIAC有兩個致命的缺陷：一是採用 十進位制運算，邏輯元件多，結構複雜，可靠性低；二是沒有內部存貯器，操縱運算的指令分散存貯在許多電路部件內，這些運算部件如同一副 積木，解題時必須像搭積木一樣用人工把大量運算部件搭配成各種解題的佈局，每算一題都要搭配一次，非常麻煩且費時。　　針對這兩個問題，諾依曼和其他合作者一起嘔心瀝血地進行了半年多時間的改革性研究，結果取得了令人滿意的成果。

馮諾依曼機的五大部件

輸入裝置：將資訊轉換成計算機能識別的二進位制形式
記憶體：存放資料和程式
運算器：實現算術運算和邏輯運算
輸出裝置：將結果轉換為人們所熟知的形式
控制器：指揮程式執行

資料程式（計算步驟）為軟體部分，框裡的裝置為硬體部分。
在計算機系統中，**軟體和硬體在邏輯上是等效的。**也就是說，對於同一個功能我們既可以用軟體來實現，同樣可以用硬體來實現。通常來說用軟體實現的成本更低，不過效率也相對更低一些。
Eg：相對乘法運算，可以設計一個專門的硬體電路進行運算，也可以用軟體的形式實行多次加法進行實現。

馮諾依曼計算機的特點：

1、計算機有五大部件組成
2、指令和資料以同等地位儲存於記憶體，可按地址存取
3、指令和資料用二進位制表示
4、指令由操作碼和地址碼組成
6、儲存程式
7、以運算器為中心

馮諾依曼計算器是以運算器作為中轉站的，這就產生了一個問題。運算器是主要用來運算的，但當運算器為中心輸入的資料會首先進入運算器，並經由運算器進入記憶體，而輸出時也同樣需要運算器從記憶體裡提取資料進行輸出。這樣就會導致資料計算的效率降低。

來看這樣一個例子，各大部件相當於一個加工廠的各個部門，原材料進入加工廠是，並不是先放入儲存部門，而是經由生產加工部門轉入倉儲部門，然後生產加工部門從倉儲部門提取原材料進行加工，加工完成後把成品放入倉儲部門，而要提取成品時，同樣的也不是從倉儲部門直接提取，而是經由生產加工部門。
為解決這一弊端，現代計算機都是以記憶體為中心