冯·诺依曼的设计思想

冯·诺依曼的设计思想可以简要地概括为以下三点：

（1） 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。

（2） 计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。

（3）将编好的程序和原始数据（原本在外存储器，如硬盘）送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。

（4）对计算机进行集中的顺序控制。

计算机系统的多级组成

各级小结：

（1）除了第1级外，其他各级都得到它下级的支持。

（2）第1级到第3级编写的程序基本都是二进制数字化语言。

（3）如果应用程序采用汇编语言编写的，那么机器必须含有“汇编语言集”这一级的功能；如果是高级语言编写的，“汇编语言级”这一级可以不要。（主要取决于编译器，有的直接编译成二进制码，有的编译成汇编语言，再通过汇编器进行编译成二进制码。

计算机基本结构

​

计算机基本工作原理

计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。

程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

计算机执行应用程序的过程

（1）用户执行应用程序，发送请求给操作系统。

（2）操作系统找到应用程序相关信息，检查是否是可执行文件；并通过程序首部信息，确定代码和数据在可执行文件中的位置并计算出对应的磁盘块地址。

（3）操作系统创建一个新的进程，并将该应用程序执行文件映射到该进程结构，表示由该进程负责执行该程序。

(4)为该应用程序设置CPU上下文环境并跳到程序开始处。

（5）执行应用程序的第一条指令，发生缺页异常。（因为该应用程序的代码和数据还没有读入内存中，所以硬件机制捕获“缺页异常”信息并把控制权交给操作系统）

（6）由于操作系统拥有了控制权，它分配一页物理内存，并将代码从磁盘读入内存，然后继续执行该应用程序。

C语言程序转换成可执行文件

​

小结：

（1）汇编语言编译成机器语言比高级语言快（C,C++,JAVA等）。

（2）高级语言也称为算法语言。

（3）算法语言编写的程序叫源程序，汇编语言编写的叫汇编语言程序。

（4）编译器是个统称，如有C++编译器，汇编语言编译器（简称汇编器）。在这里一般是高级语言的编译器。

计算机的性能指标：CPU性能指标、存储器性能指标和I/O吞吐率。