【Linux】冯诺依曼体系结构

一.冯诺依曼体系结构

先来看图：

这就是冯诺依曼体系结构，现在大部分的计算机都遵循此结构运行。

上图包含了5个部分：

输入设备

存储器

运算器

控制器

输出设备

其中，输入设备和输出设备统一称为外部设备，也叫外设；

运算器和控制器是中央处理器，也就是我们所熟知的CPU了；

存储器就是内存

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二.常见的外部设备

输入设备

输入设备包括：键盘，鼠标，摄像头，话筒，磁盘，网卡等等；

输出设备

输出设备包括：显示器，播放器硬件，磁盘，网卡等等；

可以发现，有的硬件设备既是输入设备，又是输出设备；

例如磁盘，网卡。

三.运行方式

还是要看这个图。

对于数据，只能先走输入设备，然后写入存储器，也就是内存；

然后CPU从存储器中读取数据，数据处理完成后再写入到存储器中；

存储器再输出到输出设备上，输出设备输出。

注意所有的部分都得和存储器进行交互，不能略过存储器，也就是说，存储器是冯诺依曼体系结构的核心，所有设备都只能和存储器打交道。

下面让我们来看计算机的存储设备金字塔：

从图中我们可以看出，硬件的存储空间越大，价格越便宜，效率也越慢，现在我们所使用的笔记本电脑大多使用的是固态硬盘，即SSD。

输出和输入设备的效率是毫秒级的，CPU的效率是纳秒级的，这二者效率相差巨大，如果输出和输入设备于与CPU直接进行交互的话，根据木桶效应，这将严重拖慢计算机的效率，为了解决这个问题，就使用了存储器，也就是内存，内存的效率是微秒级的，通过让所有的设备只能和内存打交道，来避免让外设和CPU这两种效率相差巨大的设备直接进行交互，大大提升了计算机的效率。

所以这就是冯诺依曼体系结构的巧妙性，存储器是它的核心部分。

四.实例 ：说明qq上与人聊天的数据流动过程

我们通过键盘打字，然后经过存储器，存储器与CPU交互，再传到输出设备网卡上，经由网络发送到输出设备网卡上，然后存储器 -> CPU -> 显示器

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