冯·诺依曼计算机架构介绍

前言

讨论了可计算问题与图灵机的计算机模型。在理解了图灵机模型后，我们将从和图灵同时代的另一位计算机科学家提出的 “冯·诺依曼架构” 开始，正式开始计算机组成原理的核心内容。那么，冯·诺依曼架构是怎样的结构呢，冯·诺依曼架构是基于图灵机的吗，我们现在用的手机和电脑还在使用冯·诺依曼架构吗？今天我们将围绕这些问题展开。

学习路线图：

1. 计算机的早期历史

在 1936 年，艾伦·图灵在论文《论可计算数及其在可判定性问题上的应用》[2]中开创性地提出了计算机的通用逻辑模型 —— 图灵机模型。这一理论深刻地影响了第一代计算机科学家，更多能够实现计算功能的计算机被制造出来，图灵也因此被誉为 “计算机科学之父”。

随着计算机的元器件从继电器升级到电子管（也叫真空管），计算机也从 “机电” 时代进入到 “电子” 时代。第一台电子计算机一般认为是 ABC（ Atanasoff-Berry Computer），然而它与其他早期的计算机一样，都是 不可重新编程 的（参考资料上的用词是 “不可编程”，我认为 “不可重新编程” 更恰当）。一台计算机只能执行一个特定的程序，如果需要修改程序功能，就需要将整个计算器拆开，然后重新组装电路。

到了 1943 年，Colossus Mark I 计算机（巨人 1 号）在英国 Bletchley 公园（二战时的密码破译机构）被建造出来，以破解纳粹通信，好家伙一口气造了 10 台。Colossus Mark I 被认为是第一台可编程的电子计算机，编程方法就是使用大量的开关和插线板（PlugBoards）。 但 Colossus Mark I 并不是通用计算机，它只被设计用于执行密码分析相关的计算。

—— 图片引用自 Wikipedia

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