現代計算機的基本結構是由馮諾依曼提出的，馮諾依曼的體系結構體系如下圖所示：

計算機由運算器、控制器、存盤器（也就是記憶體）、輸入設備、輸出設備五大部件組成，

其中運算器和控制器組成cpu，
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在馮諾依曼體系中，資料先從輸入設備輸入到記憶體中，運算時資料從記憶體中讀出，在運輸到運算器中，運算的結果在存入到記憶體中，在運送給輸出設備進行輸出，程式也是以資料的形式從記憶體中

運送給控制器，經過譯碼碼在形成各種各樣的控制信號，使得控制信號可以按一定的節奏，一步一步的控制輸入設備輸入資料，控制運算器進行運算，控制記憶體器的讀寫、控制輸出設備輸出設備，

從上圖可以看出：

在傳輸資料中，cpu只與記憶體打交道，不與輸入設備和輸出設備直接打交道，輸入設備要想傳送資料給cpu，只能先傳輸到記憶體中，在由記憶體傳送到cpu，

指令系統

計算機作業的本質是執行程式的程序，程式就是指令的序列，計算機在執行程式的程序會將程式中的陳述句（也就是代碼）翻譯成計算機能夠讀懂的機器指令，然后在根據指令的順序逐條執行，從而完成一項特定的作業，

指令是指定計算機執行特定操作的命令，cpu根據指令來指揮和控制計算機各部分協調的動作，已完成操作，一條指令的基本格式：

操作碼指定操作特性和功能，如加法運算、減法運算、移位運算、存數、取數等

運算元指定指令所涉及運算元的地址，所以在指令格式中運算元也可以可用地址碼表示，

計算機中所有的指令的集合稱為計算機的指令系統，不同型號的指令系統的計算機的指令系統是不一樣的，計算機能夠理解指令是在cpu制造后就已經確定了，所以每個cpu都有自己的指令集，對于現代計算機的指令系統包含著資料的處理，資料的運出，程式的控制，輸入/輸出，狀態管理和擴展指令系統等幾類的指令，

計算機執行指令的基本作業可以概括為：取指令，分析指令、執行指令三個階段，

先從記憶體中取出指令運輸給cpu，然后cpu分析指令要完成的任務，執行相應的操作，然后在取出下一條指令，如此周而復始，直到遇到停機指令或外來事件的干擾才停止，

cpu

cpu是計算機進行運算和控制的核心部件，主要由控制器和運算器組成，

控制器:

根據存放在記憶體中的指令序列來作業（指令也是程式），控制器具有判斷能力，能以計算結果為基礎，選擇下一步的作業流程，

控制器負責從記憶體中提取指令，并對指令進行譯碼，并根據指令譯碼的結果，按指令先后順，負責向其他部件發出控制信號，指揮并控制cpu、記憶體和輸入輸出設備之間資料流動的方向，保證各部件協調的作業，

運算器：

運算器是對資料進行算術和邏輯運算，運算器能夠接受資料，且資料來自記憶體，且運算的結果又回傳記憶體，運算器對記憶體的讀寫操作是在控制器的控制下進行的，運算器是由運算邏輯部件和若干個暫存器組成，運算邏輯部件是加法器，因為加、減、乘、除等運算都歸為加法和位移操作；暫存器是臨時存放資料、地址、控制資訊、和cpu作業狀態的狀態的存盤器，

資料總線寬度：

資料總線寬度也稱字長，字長是指cpu可以同時處理和傳輸的資料位數，它反應了cpu能處理的資料寬度、精度、速度，例如64位計算機就是指資料總線寬度是64位

地址總線的寬度：

地址總線的寬度決定了cpu可以直接訪問的記憶體物理地址空間，

Cache:

Cache是為了解決cpu與記憶體直接速度不匹配而采用的一種重要技術，cpu處理的指令和資料都來自記憶體，直接讀取記憶體的資料會遲滯cpu的速度，所以cpu一般都包含Cache,包括L1 Cache（一級），L2 Cache（二級Cache），有的還有L3 Cache(三級Cache),Cache是可以快速進行存取資料的存盤器，它可以使資料在記憶體和cpu更快的進行交換，Cache的存取速度大體與cpu的處理速度一樣，

當cpu要讀取一個資料時，cpu先從Cache查找，如果找到了，就直接讀取并傳送給cpu，如果找不到，就從記憶體中讀取，再傳送給cpu，再把相關的資料塊直接調入到Cache，這樣cpu每次讀取資料就直接從Cache中讀取，就不用去記憶體讀取，這使得cpu讀取Cache的命中率非常高，

記憶體

程式中指令和需要處理的資料都存放在存盤器中，在執行程式中，cpu必須經常和記憶體打交道，

記憶體的作業原理：首先需要從輸入設備（硬碟，光碟等）將指定的檔案（程式指令和資料），然后cpu頻繁的與記憶體打交道，執行指令程式，進行資料操作，并將運行的最終結果運輸輸出設備中，

例如：你用c語言寫了一個程式hello world，你要想在電腦螢屏上顯示它，你必須先把該程式從硬碟加載到記憶體中，編譯器在記憶體中把你的代碼翻譯成指令，然后控制器再指令一步一步的作業，將記憶體中的hello world的資料重繪到顯示幕上，

記憶體中每一個存盤單元都有一個標識稱為地址，資料以字的形式在記憶體中傳入和傳出，

地址與存盤器單元是一 一對應的，一個資料存放在一個和多個位元組中，cpu通過單元地址訪問存盤單元中的資料；往存盤單元放新資料將被覆寫，但從存盤單元中讀出資料后原資料不被修改，

在微型計算機中，記憶體可分為RAM隨機讀寫存盤器，ROM只讀存盤器，

RAM：RAM是可讀可寫的存盤器，又稱讀寫存盤器，其特點是隨機讀寫，通電程序中存盤器內的內容可以保持，斷電后，存盤的內容立即消失，記憶體是臨時存放資料、應用程式指令和作業系統的一組芯片，它存放了等待處理的原始資料、處理資料的指令和處理的結果，

除了資料應用軟體指令外，記憶體中還存放了作業系統指令，這些指令控制著計算機系統的基本功能，每次啟動計算機時，這些指令就會被裝進到記憶體中，直到關機才消失，

ROM：

ROM主要用于存放計算機的啟動程式，它的特點是，存盤資訊只能讀出，不能隨機改寫或者存入，斷電后資訊不會丟失，可靠性高，ROM的存盤是永久性的且不易丟失，ROM的指令直接固化在電路里，永久地成為電路的一部分，即使計算機斷電也不會消失，

在計算機開機時，cpu加電并且開始準備執行程式，由于電源關閉的時候RAM說空的，此時的ROM就要發揮作用，計算機主板上由一塊特殊的ROM芯片，即基本的輸入輸出系統（BIOS）芯片，它保存重要的重要程式有加電自檢程式（POST）、系統啟動程式、引數設定程式、基本的外圍驅動程式等 ，BIOS是連接軟體程式與硬體設備的一座“橋梁”，沒有它機器就無法啟動，開機后最先執行，這些程式指示計算機如何訪問硬碟、加載作業系統并顯示啟動資訊，

外設

輸入設備

輸入設備是向計算機輸入資料和資訊的設備，是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁，輸入設備是用戶和計算機系統之間進行資訊交換的主要裝置之一，網卡，硬碟，鍵盤，滑鼠，攝像頭，掃描儀，游標等都屬于輸入設備，

輸出設備

輸出設備是計算機硬體系統的終端設備，用于接收計算機資料的輸出顯示、列印、聲音、控制外圍設備操作等，也是把各種計算結果資料或資訊以數字、字符、影像、聲音等形式表現出來，常見的輸出設備有顯示幕、列印機、硬碟，網卡等，

假設你想用qq給 張三發訊息，你和張三的電腦都是馮諾依曼體系結構，此時你需要在鍵盤輸入資訊，然后加載到記憶體中，通過cpu將這條訊息進行打包，打包完成后在回傳給記憶體，記憶體再運輸給你的電腦的顯示幕和網卡，網卡再通過網路將你的訊息發送到張三的電腦的網卡上，張三電腦的網卡收到訊息就將訊息加載到

記憶體中，記憶體再把訊息運輸到cpu進行解包，在回傳給記憶體中，記憶體再把訊息重繪到張三的電腦的顯示幕，此時張三的電腦就收到你發的訊息，

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