通信专业综合能力考试计算机体系结构

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6.3.3 计算机体系结构
计算机体系结构是程序员所见到的计算机的属性，即概念性结构和功能特性，这是对计算机体系结构比较抽象的描述。冯?诺伊曼于1946年提出了“存储程序”的概念，他认为一个完整的计算机应由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，将程序和数据存放在存储器中以控制计算机的计算过程。人们将早期计算机称为冯?诺伊曼计算机，它具有如下主要特征?
(1)计算机以运算器为中心，除了完成运算以外，机器内部的数据传送也要经过运算器；
(2)存储器是字长固定的、顺序线性编址的一维结构；
(3)指令由操作码和地址码组成；
(4)数据和指令均用二进制表示，且无区别地存放在存储器中；
(5)指令是顺序执行的，即按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令执行。
以上这些特征奠定了计算机发展的基础，现代计算机的体系结构就是在此基础上不断改进和提高的，其主要演变如下：
(1)计算机的体系结构从基于串行算法改进为并行算法，从而出现了向量计算机、并行计算机、多处理机等；
(2)缩小了高级语言和机器语言的语言差距，出现了面向高级语言的机器和直接执行高级语言的机器；
(3)硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，出现了面向操作系统的机器和数据库计算机；
(4)计算机体系结构从传统指令驱动改进为数据驱动和需求驱动，出现了数据流机器和归约机；
(5)为了提高可靠性而研制出容错计算机；
(6)为了适应特定环境，出现了专用计算机，如快速傅里叶变换机器、过程控制计算机等；
(7)计算机系统功能分散化、专业化，出现了各种功能分布计算机，如外围处理机等；
(8)出现了处理非数值信息的职能计算机。由此可见，计算机体系结构的发展突破了冯?诺伊曼结构的两条最主要的约束：
(1)计算机内部的信息流动是由指令驱动的，而指令驱动的顺序是由程序计数器决定的；
(2)计算机的应用主要是面向数值计算和数据处理。

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