馮諾依曼結構,也被稱爲普林斯頓結構,是一種計算機體系結構,由數學家約翰·馮·諾依曼在20世紀40年代提出。
馮諾依曼結構的核心思想是將計算機的中央處理器(CPU)和存儲單元合併,通過數據總線將二者連接起來。在這種結構中,計算機的指令和數據都以二進制形式存儲在存儲器中,並通過地址來訪問。控制單元從存儲器中獲取指令,並解碼執行。指令的執行結果可以存儲回存儲器中,也可以通過數據總線傳送給其他組件。
馮諾依曼結構的特點包括:
採用二進制邏輯。
程序存儲執行,即程序指令存儲在存儲器中,計算機能夠按照這些指令自動執行任務。
計算機由五個部分組成:運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。
儘管馮諾依曼結構在計算機科學發展初期起到了重要作用,但它也存在一些侷限性,例如,程序指令和數據都存儲在同一存儲器中,這可能導致在高速運行時成爲瓶頸。此外,所有指令和操作數都必須通過同一個存儲器和總線進行傳輸,這在處理大量數據或執行復雜計算時可能效率不高。
儘管有這些侷限性,馮諾依曼結構仍然被廣泛應用於現代計算機中,包括個人電腦、服務器、超級計算機等。它爲計算機的設計和實現提供了一箇重要的框架,是計算機科學研究和開發的重要基礎。