馮諾依曼體系

1945年6月約翰·馮·諾依曼與戈德斯坦、勃克斯等人，聯名發表了一篇長達101頁紙的報告《First Draft of a Report on the EDVAC》，即計算機史上著名的“101頁報告”。在報告中馮·諾伊曼明確提出了計算機的體系架構。從1951年第一台電子計算機EDVAC開始，計算機經歷了多次的更新換代，不管是最原始的、還是最先進的計算機，使用的仍然是馮·諾依曼最初設計的計算機體系結構。因此馮·諾依曼被世界公認為“計算機之父”，他設計的計算機系統結構，稱為“馮諾依曼體系結構”。

核心思想

馮諾依曼是：數字計算機的數制採用二進制；計算機應該按照程式順序執行。

• 採用二進制作為計算機數值計算的基礎，以0、1代表數值。不採用人類常用的十進制計數方法，二進制使得計算機容易實現數值的計算。
  
• 程式或指令的順序執行，即預先編好程式，然後交給計算機按照程式中預先定義好的順序進行數值計算。
  

功能和組成

根據馮諾依曼體系結構構成的計算機，必須具有如下功能：

• 把需要的程式和數據送至計算機中。
  
• 必須具有長期記憶程式、數據、中間結果及最終運算結果的能力。
  
• 能夠完成各種算術運算、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力。
  
• 能夠根據需要控制程式走向，並能根據指令控制機器的各部件協調操作。
  
• 能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。
  

為了實現計算機的上述功能，計算機必須具備五大基本組成部件，包括：

• 運算器：用於完成各種算術運算、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理。
  
• 控制器：用於控制程式的執行，是計算機的大腦。運算器和控制器組成計算機的中央處理器（CPU）。控制器根據存放在存儲器中的指令序列（程式）進行工作，並由一個程式計數器控制指令的執行。控制器具有判斷能力，能根據計算結果選擇不同的工作流程。
  
• 存儲器：用於記憶程式和數據，例如：記憶體。程式和數據以二進制代碼形式不加區別地存放在存儲器中，存放位置由地址確定。
  
• 輸入設備：用於將數據或程式輸入到計算機中，例如：滑鼠、鍵盤。
  
• 輸出設備：將數據或程式的處理結果展示給用戶，例如：顯示器、印表機。
  

五大基本組成部件之間通過指令進行控制，並在不同部件之間進行數據的傳遞，如圖1所示。