冯诺依曼计算机的工作原理基于 存储程序和程序控制这一核心思想。具体来说,计算机在运行时,会按照以下步骤操作:
存储程序和数据
将程序(包含指令和数据)预先存放在计算机的存储器中,通常是主存或内存。
程序和数据在存储器中均以二进制形式表示,没有区别地混合存储在同一个存储器中。
程序控制
计算机在执行程序时,从存储器中逐条取出指令,并通过控制器的译码,按指令的要求进行规定的操作。
控制器根据存储器中的指令序列(即程序)进行工作,向存储器和运算器发出存数、取数命令和运算命令。
运算器和存储器的协作
运算器负责处理数据和执行计算,接收数据输入并进行计算,然后将结果输出到其他设备。
存储器则用于存储并检索数据和指令,根据控制器提供的指令将数据存储在正确的位置。
输入和输出设备
输入设备用于接收外部信息,例如键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等,并将这些信息转换为计算机可以处理的数字信号。
输出设备用于将计算机处理的结果呈现给用户或外部设备,例如显示器、打印机、音频设备等。
自动执行
计算机在启动程序执行后,能够在不需要操作人员干预的情况下自动完成逐条指令取出和执行的任务。
总结起来,冯诺依曼计算机的工作原理是通过将程序和数据存储在同一个存储器中,并由控制器按顺序取出并执行指令,从而实现自动化计算。这一原理奠定了现代计算机的基本结构和设计,至今仍是计算机设计与制造的核心。