【Linux】冯诺依曼体系结构

简介: 【Linux】冯诺依曼体系结构

一.冯诺依曼体系结构

先来看图:

这就是冯诺依曼体系结构,现在大部分的计算机都遵循此结构运行。

上图包含了5个部分:

输入设备

 存储器

 运算器

 控制器

 输出设备

其中,输入设备和输出设备统一称为外部设备,也叫外设

运算器和控制器是中央处理器,也就是我们所熟知的CPU了;

存储器就是内存

 


二.常见的外部设备

输入设备

输入设备包括:键盘,鼠标,摄像头,话筒,磁盘,网卡等等;

输出设备

输出设备包括:显示器,播放器硬件,磁盘,网卡等等;

可以发现,有的硬件设备既是输入设备,又是输出设备

例如磁盘,网卡


三.运行方式

还是要看这个图。

对于数据,只能先走输入设备,然后写入存储器,也就是内存;

然后CPU从存储器中读取数据,数据处理完成后再写入到存储器中;

存储器再输出到输出设备上,输出设备输出。

注意所有的部分都得和存储器进行交互,不能略过存储器,也就是说,存储器是冯诺依曼体系结构的核心,所有设备都只能和存储器打交道。

下面让我们来看计算机的存储设备金字塔

从图中我们可以看出,硬件的存储空间越大,价格越便宜,效率也越慢,现在我们所使用的笔记本电脑大多使用的是固态硬盘,即SSD。

输出和输入设备的效率是毫秒级的CPU的效率是纳秒级的,这二者效率相差巨大,如果输出和输入设备于与CPU直接进行交互的话,根据木桶效应,这将严重拖慢计算机的效率,为了解决这个问题,就使用了存储器,也就是内存,内存的效率是微秒级的,通过让所有的设备只能和内存打交道,来避免让外设和CPU这两种效率相差巨大的设备直接进行交互,大大提升了计算机的效率。

所以这就是冯诺依曼体系结构的巧妙性,存储器是它的核心部分


四.实例 :说明qq上与人聊天的数据流动过程

我们通过键盘打字,然后经过存储器,存储器与CPU交互,再传到输出设备网卡上,经由网络发送到输出设备网卡上,然后存储器 -> CPU -> 显示器

 


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