冯·诺伊曼结构

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谈及计算机体系结构相关知识时，总是会听到一个词“冯·诺伊曼结构”，这是个什么结构？网上的很多文章都错啦！

冯·诺伊曼结构

冯·诺伊曼结构（英语：Von Neumann architecture），也称冯·诺伊曼模型（Von Neumann model）或普林斯顿结构（Princeton architecture），于 1945 年由 John von Neumann 等人在 First Draft of a Report on the EDVAC 中提出。

EDVAC 与第一台电子计算机 ENIAC （埃尼阿克）不同，其首次使用了二进制，可以说是第一台现代意义的通用计算机。

现在大多计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组织结构，因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。

其设计概念如下图所示，

要素

原文 中提到的 5 个必要组件分别为：CA(a central arithmetical part), CC(a central control organ), M(a memory to carry out long and complicated sequences of operations), R(the outside recording medium of the device), O(transfer from its specific parts C and M into R)

下文的 5 个组件综合原文和英文维基百科。说实在的，看了一些文章，都写的 5 个组件分别是运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，他们到底看原文了吗？

《EDVAC报告书的第一份草案》明确规定用二进制替代十进制运算，并将计算机分成 5 大组件：

• 算术逻辑单元 (ALU: arithmetic logic unit) ：我也认同有的人写为运算器（Processing unit），包含算术逻辑单元（ALU: arithmetic logic unit）和处理器寄存器（Processor registers）
• 控制器（Control unit）：包含指令寄存器（IR: instruction register）和程序计数器（PC: program counter）
• 内存（Memory）：储存数据和指令
• 外部存储器（External mass storage）
• 输入输出装置（Input and output mechanisms）

冯·诺伊曼瓶颈，von Neumann bottleneck

冯·诺伊曼结构意味着存储程序型电脑（stored-program computer），其瓶颈在于指令的获取和数据的操作不能同时发生，因为其共享公共总线。

在 CPU 与存储器间的缓存存储器能缓和此问题。

哈佛架构（英语：Harvard architecture）是一种将程序指令储存和数据储存分开的存储器结构(Split Cache)。例如 ARM9、ARM10和ARM11。但是它并未完全突破冯.诺伊曼架构。

更新的技术：存内计算

冯·诺伊曼，John von Neumann

约翰·冯·诺伊曼（德语：John von Neumann），1903年12月28日~1957年2月8日，出生于匈牙利的美国籍犹太人数学家，理论计算机科学与博弈论的奠基者，在泛函分析、遍历理论、几何学、拓扑学和数值分析等众多数学领域及计算机科学、量子力学和经济学中都有重大贡献。

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