冯诺伊曼结构体系

基本概念

数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

先粗略的画个图理解一下冯诺依曼结构

冯诺依曼结构分为五个部分组成

• 输入设备：常见的键盘、鼠标、话筒等等。
• 输出设备：常见的屏幕、音响等等。
• 存储器：指内存。
• 运算器：cpu中的运算部分。
• 控制器：cpu中的控制部分。

各个硬件单元之间的链接用的是：总线（IO总线、系统总线）。

冯诺依曼结构体系的各部分的读写特点：

• 一般情况下，cpu只能通过内存进行读写操作，不能与外设直接进行数据交互。
• 外设（输入设备和输出设备）要想进行数据交互也只能通过内存。

那为什么冯诺依曼结构体系会有这样的读写特点呢？

首先我们要认识到电脑各个组件中，cpu的运输速度是最快的，其次是内存，最慢的为键盘屏幕硬盘等外设。计算机的数据吞吐量就像一个木桶最多能装多少水取决于最短的木板而不是最长的木板，所以冯诺依曼结构体系的设计者让外设与内存交互数据，内存与cpu交互数据，起到一个均衡的作用。

从软件数据上认识冯诺依曼结构体系

你在微信上向你的好友发送了“你好”，数据的流动过程。

首先你在键盘上输入你好，数据加载在内存中，当cpu执行到读取代码时读取内存中的数据然后到发送数据的代码时将数据通过内存分别发送到你的屏幕和网卡，网卡将数据打包通过网络发送到对端主机，对端主机网卡接受到数据后进行解包将数据加载到内存中，cpu从内存中读取到这部分数据识别出是要向显示器打印执行相关IO函数通过内存将数据上传到屏幕。