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冯诺依曼体系
概念
数学家 冯·诺依曼 提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（ 运算器 、 控制器 、 存储器 、 输入设备 、 输出设备 ），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。
示意图
功能
特点
广义数据在内存的存储问题
数据分为：数字数据和非数数据两种
如果要在计算机中进行“非数数据”的存储，需要把非数数据转换成熟的类型via编码表
有限范围内的整数表示：正码，反码，补码 ——>正型数
有限范围内的小数表示：IE标准 ——>浮点数
CPU的基本工作原理
全加器和半加器
基本门电路
半加器
电路图
真值表
根据真值表，可以快速的得到输入输出关系（逻辑结构）是：
cout = a^b（表示a异或b）也就是(a&(b)+b&(a))
sum = a&b（表示a与b，也就是and(sum,a,b)）
全加器
电路图
真值表
当多位数相加时，半加器可用于最低位求和，并给出进位数。第二位的相加有两个待加数和，还有一个来自前面低位送来的进位数。这三个数相加，得出本位和数（全加和数）和进位数。
CPU工作流程
指令结构图
1．取指令阶段
取指令（Instruction Fetch，IF）阶段是将一条指令从主存中取到指令寄存器的过程。
程序计数器PC中的数值，用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后，PC中的数值将根据指令字长度而自动递增：若为单字长指令，则(PC)+1àPC；若为双字长指令，则(PC)+2àPC，依此类推。
2．指令译码阶段
取出指令后，计算机立即进入指令译码（Instruction Decode，ID）阶段。
在指令译码阶段，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。
3．执行指令阶段
在取指令和指令译码阶段之后，接着进入执行指令（Execute，EX）阶段。
此阶段的任务是完成指令所规定的各种操作，具体实现指令的功能。为此，CPU的不同部分被连接起来，以执行所需的操作。
例如，如果要求完成一个加法运算，算术逻辑单元ALU将被连接到一组输入和一组输出，输入端提供需要相加的数值，输出端将含有最后的运算结果。
4．访存取数阶段
根据指令需要，有可能要访问主存，读取操作数，这样就进入了访存取数（Memory，MEM）阶段。
此阶段的任务是：根据指令地址码，得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运算。
5．结果写回阶段
作为最后一个阶段，结果写回（Writeback，WB）阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。在指令执行完毕、结果数据写回之后，若无意外事件（如结果溢出等）发生，计算机就接着从程序计数器PC中取得下一条指令地址，开始新一轮的循环，下一个指令周期将顺序取出下一条指令。
CPU的中断
早期计算机各个程序只能串行执行、系统资源利用低。为了解决上述问题，人们就发明了操作系统，引入了中断机制，实现了多道程序的并发执行，提高了系统资源的利用率。
注意：中断是多程序并发执行的前提条件。
处理过程
(1) 执行完每个指令后，CPU都要检查当前是否有外部中断信号。
(2) 如果检测到外部中断信号，则需要保护被中断进程的CPU环境（如程序状态字PSW、程序计数器、各种通用寄存器）。
(3) 根据中断信号类型转入相应的中断处理程序。
(4) 恢复进程的CPU环境并退出中断，返回原进程继续往下执行。
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每日一图
