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6.3.3 計算機體系結構
計算機體系結構是程序員所見到的計算機的屬性，即概念性結構和功能特性，這是對計算機體系結構比較抽象的描述。馮?諾伊曼于1946年提出了“存儲程序”的概念，他認為一個完整的計算機應由運算器、控制器、存儲器和輸入輸出設備組成，將程序和數據存放在存儲器中以控制計算機的計算過程。人們將早期計算機稱為馮?諾伊曼計算機，它具有如下主要特征?
(1)計算機以運算器為中心，除了完成運算以外，機器內部的數據傳送也要經過運算器；
(2)存儲器是字長固定的、順序線性編址的一維結構；
(3)指令由操作碼和地址碼組成；
(4)數據和指令均用二進制表示，且無區別地存放在存儲器中；
(5)指令是順序執行的，即按照指令在存儲器中存放的順序執行，程序分支由轉移指令執行。
以上這些特征奠定了計算機發展的基礎，現代計算機的體系結構就是在此基礎上不斷改進和提高的，其主要演變如下：
(1)計算機的體系結構從基于串行算法改進為并行算法，從而出現了向量計算機、并行計算機、多處理機等；
(2)縮小了高級語言和機器語言的語言差距，出現了面向高級語言的機器和直接執行高級語言的機器；
(3)硬件子系統與操作系統和數據庫管理系統軟件相適應，出現了面向操作系統的機器和數據庫計算機；
(4)計算機體系結構從傳統指令驅動改進為數據驅動和需求驅動，出現了數據流機器和歸約機；
(5)為了提高可靠性而研制出容錯計算機；
(6)為了適應特定環境，出現了專用計算機，如快速傅里葉變換機器、過程控制計算機等；
(7)計算機系統功能分散化、專業化，出現了各種功能分布計算機，如外圍處理機等；
(8)出現了處理非數值信息的職能計算機。由此可見，計算機體系結構的發展突破了馮?諾伊曼結構的兩條最主要的約束：
(1)計算機內部的信息流動是由指令驅動的，而指令驅動的順序是由程序計數器決定的；
(2)計算機的應用主要是面向數值計算和數據處理。

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