【计算机组成原理】1.1计算机的软硬件组成（记录学习计算机组成原理）

本文及后续关于计算机组成原理的文章，旨在记录学习过程并分享知识，无论是应对期末考试还是准备考研，都将大有裨益。希望大家多多关注和支持更新！！！❤️❤️❤️

1.早期的冯诺依曼机

在早期的ENIAC计算机中，程序员需要手动将线插入计算机中来控制计算，这大大抵消了计算机运行速度的优势。为了解决这一问题，冯诺依曼提出了“存储程序”的概念。所谓存储程序，就是提前将指令以二进制形式编写好，存储在计算机的主存储器中，然后计算机按照存储器中的首地址开始执行第一条指令，依次执行直至程序结束。

2.早期冯诺依曼机的基本运行框图

早期冯诺依曼机的逻辑示意图如下：

• 输入设备：将外部数据和程序转换为计算机可识别的二进制形式；
• 存储器：存储数据和程序；
• 运算器：进行算术和逻辑运算；
• 输出设备：将结果转换为人们熟悉的形式（如图片、声音、文字等）；
• 控制器：指挥程序的运行。

在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等价的。例如，执行乘法运算时，使用软件的成本较低但速度较慢，而使用硬件（专门电路设计）则恰恰相反。

3.早期冯诺依曼机的特点

计算机由五大部件组成（其中输入/输出设备可称为I/O设备）：

• 指令和数据以相同的方式存储在存储器中，可按地址访问；
• 指令和数据均以二进制形式表示；
• 指令由操作码和地址码组成；
• 存储程序以运算器为中心（输入/输出设备与存储器之间的数据传输通过运算器完成），缺点是导致数据计算效率降低。

举个加工厂的例子：

如果销售部门需要拿商品出售，必须先向生产加工部门提出请求，然后由生产加工部门从仓储部门取出商品，再交付给销售部门。有人可能会问❓，为什么不直接从仓储部门取出商品呢？如果你有这样的想法，恭喜你，你已经跟上了计算机科学家们的步伐。

4.现代计算机的结构

现代计算机结构的逻辑示意图如下： 通过输入设备将外部数据和程序转换为计算机可识别的形式，存储在存储器中，然后由运算器从存储器获取数据进行算术和逻辑运算，将结果存回存储器，最后通过输出设备将数据和程序转换为人们熟悉的形式。在这些步骤中，控制器有条不紊地进行指挥。

与早期的冯诺依曼结构相比，这种模式的运算效率显著提高，现代计算机以存储器为中心。

CPU = 运算器 + 控制器

需要注意的是，SSD属于辅助存储，是输入设备的一种。

5.小结

本文主要介绍了基于早期冯诺依曼机的组成逻辑结构，并逐渐延伸到现代计算机的逻辑结构。此外，还讲解了硬件的基本组成，旨在为后续学习打下坚实基础。