计算机的组成系统

（一）计算机硬件

计算机硬件系统由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。（如下图所示）

CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成；

运算器进行各种算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥系统；

存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。 
　存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。 
①主存储器（也称为内存储器），属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。 
①辅助存储器（也称外存储器），它属于外部设备。用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。 

内存储器按其工作方式可分为随机存储器（ Random Acess Memory，简称 RAM）和只读存储器（ Read Only Memory，简称 Rom）两类。 

随机存储器又可分为静态随机存储器（ Static RAM，简称 SARM）和动态随机存储器（ Dynamic RAM，简称 DRAM）两种。 
　　静态随机存储器（ SARM）集成度低，价格高。但存取速度快，它常用作高速缓冲存储器（ Cache）。
　　Cache是指工作速度比一般内存快得多的存储器，它的速度基本上与 CPU速度相匹配，它的位置在 CPU与内存之间 (如图 2所示）。在通常情况下， Cache中保存着内存中部分数据映像。 CPU在读写数据时，首先访问 Cache。如果 Cache含有所需的数据，就不需要访问内存；如果 Cache中不含有所需的数据，才去访问内存。设置 Cache的目的，就是为了提高机器运行速度。

        动态随机存储器使用半导体器件中分布电容上有无电荷来表示 “ 0”和 “ 1”的，因为保存在分布电容上的电荷会随着电容器的漏电而逐步消失，所以需要周期性的给电容充电，称为刷新。这类存储器集成度高、价格低、存储速度慢。 

     

浅谈哈佛结构与冯.诺依曼结构

哈佛结构：是一种将程序指令储存和数据储存分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令储存器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据储存器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。
哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和储存的，执行时可以预先读取下一条指令。

特点：

1、使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；

2、使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。

冯.诺依曼结构

冯.诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构。

本结构隐约指导了将储存装置与中央处理器分开的概念，因此依本结构设计出的计算机又称储存程式型电脑。

冯.诺曼结构处理器具有以下几个特点：

必须有一个存储器；

必须有一个控制器；

必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；

必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。

对比：

哈佛结构与冯·诺依曼结构的最大区别在于冯·诺依曼结构的计算机采用代码与数据的统一编址，而哈佛结构是独立编址的，代码空间与数据空间完全分开。

在通用计算机系统中，应用软件的多样性使得计算机要不断地变化所执行的代码的内容，并且频繁地对数据与代码占有的存储器进行重新分配，这种情况下，冯·诺依曼结构占有绝对优势，因为统一编址可以最大限度地利用资源，而哈佛结构的计算机若应用于这种情形下则会对存储器资源产生理论上最大可达50%的浪费，这显然是不合理的。但在嵌入式应用领域，哈佛结构却拥有着绝对的优势。

使用冯·诺依曼结构的计算机，程序空间不封闭，期程序空间的数据在运行期理论上可以被修改，此外程序一旦跑飞也有可能运行到数据区。

基于哈佛结构的处理器入 MCS-51，不需要可以对代码段进行写操作的指令，所以不会有代码区被改写的问题；程序只能在封闭的代码区中运行，不可能跑到数据区，这也是跑飞的几率减少并且跑飞后的行为有规律

所以，相对于冯·诺依曼结构，哈佛结构更加适合于那些程序固化、任务相对简单的控制系统。