文章关于计算机体系结构的一些思考分享给大家，欢迎收藏极客之家，专注分享技术知识

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输入/输入

现代计算机都采用存储程序结构，又称为冯·诺依曼结构，所有对计算机的操作，都可以简化为如下图：

现代计算机组成的五大部分：

• 控制器
• 运算器
• 存储器
• 输入/输出设备

冯·诺依曼结构主要特点有：

• 以运算单元为中心；
  输入/输出设备与存储器之间的数据传送都途经运算器。运算器、存储器、输入设备们之间的联系都由控制器集中控制；

• 指令的执行是顺序的，即一般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实现（程序需要根据特定的条件来改变执行的顺序，这时就需要使用分支机制）；

• 存储器是字长固定的、顺序线性编址的一维结构；
  存储器提供可按地址访问的一级地址空间，每个地址是唯一定义的；

• 数据以二进制编码；
  指令和数据均采用二进制格式；

• 由指令形式的低级机器语言驱动；

模型分层

计算机和网络等都采用分层设计的，如下图：

层	备注
应用层、云计算	软件
库、接口、服务	软件
编程语言	软件
操作系统	软件
指令集体系架构	软件
逻辑门	硬件
电路	硬件
半导体	硬件
电流	硬件

层的一些通用法则

• 依赖性
  计算机的工程模型是深度层叠的，并且每一层的设计都会影响上、下相邻的两层；

• 独立性

  1. 每一层都独立处理其特定的任务或功能。层与层之间的设计和实现细节可以独立进行；
  2. 模型分层让设计者能够摆脱现实物理的约束；

• 传递性

  1. 不同的层次之间有不同的沟通方式，这个约定好的沟通方式叫作协议，并且不能越层沟通；
  2. 可以没有上层只有下层，但一定不能只有上层而没有下层；

这些法则不仅适用于计算机体系、计算机网络，也在操作系统、软件开发和硬件设计中广泛应用。

算法和程序

• 程序 = 由计算机系统执行的一系列指令或代码集合 + 数据；
• 算法其实就是设计者针对问题场景所设计的一些最佳策略；
• 某场景的应用 = 针对该场景的算法 + 数据；

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