1.3.2 冯·诺依曼计算机结构
1946年，美籍匈牙利科学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）领导的研究小组发表了关于EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，电子离散变量自动计算机）的论文，具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想，宣告了电子计算机时代的到来。
EDVAC是第一台具有现代意义的通用计算机，与ENIAC不同，EDVAC首次使用二进制而不是十进制。整台计算机使用了大约6 000个电子管和12 000个二极管，功率为56kW，占地面积约45.5m2，重7 850kg，使用时需要30个技术人员同时操作，如图1-28所示。
图1-28 冯·诺依曼和EDVAC计算机
冯·诺依曼在EDVAC的研究中，提出了计算机的逻辑体系结构和存储程序的理论，即冯·诺依曼计算机，主要包括以下内容。
（1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个部分构成。它以控制器和运算器为中心，这两部分构成了中央处理器（Central Processing Unit，CPU），如图1-29所示。
图1-29 计算机硬件基本结构
（2）确定了计算机中的指令和数据均以二进制数的形式存储在存储器中。
（3）计算机按照程序规定的顺序将指令从存储器中取出，并逐条执行。
计算机系统的5个部件的主要功能如下所述。
1. 运算器
运算器（Arithmetic Logic Unit，ALU）也称算术逻辑运算单元，它主要完成数据的加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等逻辑运算。
2. 控制器
控制器（Control Unit）也称控制单元，负责读取指令、分析指令和执行指令，调度运算器完成计算。
3. 存储器
存储器负责存储数据和指令。存储器是存储信息的部件，其结构如图1-30所示，按照地址划分为若干存储单元，每个存储单元都由若干存储位组成，一个存储位可以存储一个0或1。每个存储单元由一条地址线Wi控制其读写，当Wi有效时读写对应的存储单元。每个存储单元有一个对应的地址编码，由
进行编码，通过译码器将每个地址编码
译出其对应的地址线Wi控制对应存储单元的读写。因此，n位地址线可以控制读写2n个存储单元，即存储容量为2nB。
图1-30 存储器
输出缓冲器，控制从存储器中读取或者写入数据，存储单元的数据通过
数据线读写。
4. 输入设备
输入设备负责将数据和指令从外部输入计算机中。
5. 输出设备
输出设备负责将计算机中的二进制信息以用户能接受的形式呈现。