冯诺依曼体系结构

我们绝大多数计算机都遵循着冯诺依曼体系，即一整套计算机设备中，一定是由输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备构成。

 其中：

①存储器指的是内存，而内存有一个特点，那就是掉电易失。存储器的作用是临时存储

而磁盘，拥有永久性存储能力，但是磁盘不属于内存，它是属于外存，但是在冯诺依曼体系中，没有外存这个结构，只有外设！因此，磁盘属于外设，外设指的是冯诺依曼体系中的输入设备和输出设备。外设这个词，是相对于内存+cpu而言的。外设的作用是永久存储

其中，磁盘和网卡，即属于输入设备，也属于输出设备。

②运算器+控制器+其他（cache，寄存器等）=CPU——>俗称：芯片。其特点就是快（各方面）

CPU的作用是计算。

对比：

既然CPU的作用是计算，那么CPU其实很笨，它只能被动的接受传进来的指令和数据，然后去执行指令，达到计算的目的。

在接受指令前，CPU必须认识这个指令。那么CPU怎么样地去认识指令？答案是CPU拥有自己的指令集，指令集以硬件的形式存在CPU中，相当于有自己的一本字典大全或是词汇。所以我们在写代码的时候，编译的本质就是将代码变成二进制可执行程序后，成为可以让CPU认识的指令，那么在传入CPU，让CPU计算的时候，CPU就翻自己的指令集，找到了相对于的指令，就可以进行处理了！

CPU的数据从哪来？

从内存或外存中来。但是CPU是个急性子，因此给数据的那一方不能慢，也不能太快。我们由木桶原理可知道，木桶能装的水的多少，取决于最短的那块板。因此，CPU与其它设备合作的时候，它们的速度，取决于较慢的哪一方。所以，CPU就是在存储器内存中拿。CPU在读取和写入数据层面只和内存打交道，主要是为了提高整机效率。

内存天然就有数据吗？

并不是！我们计算机中的数据，在磁盘上（不谈光盘之类的）！如果CPU每次要处理的数据，都得先让内存从磁盘中读取写入，那么效率很低。所以，数据在CPU要之前，操作系统在我们开机的时候，就将CPU将要处理的数据，从磁盘上加载到内存中。操作系统就是在这里做出决策的（需要预处理的数据有多少，当不用的时候怎么清除，清除多少等等决策）

当把内存中的数据搬到外存中去，和把数据从外存搬到内存中去，这个操作，我们就称为IO过程。（INPUT/OUTPUT）

所以，我们如今平常使用的计算机，就是硬件和软件的完美结合。

结论：在数据层面

1.CPU不和外设直接打交道，和内存直接打交道 2.所有外设，有数据需要载入，只能载入到内存中；内存写出，也一定写到外设中。 也就是说，CPU只和内存打交道。

那么，这里就能解释一些现象了：

程序要运行的时候，为什么必须要加载到内存？因为CPU要执行我们写的代码，要访问数据，而我们写的代码是在磁盘上的，所有，必须要把程序加载到内存，CPU从内存中获取。（体系结构规定！）也是为了提高效率。

上面所说的，都是数据层面的。

在控制上面，CPU与外设有打交道，这会在往后的文章中补充。

对冯诺依曼的理解，不能停留在概念上，要深入到对软件数据流理解上 现在来看一个具体的实例：

假设我和我的一个朋友，一个在广东，一个在北京，那么我们在QQ聊天上，打出了一个"你好"，那么数据流是如何在不同的电脑中流动？（这里不考虑网络）

 是这样的：我在键盘上输入"你好"后，数据就会传到内存中进行加密处理，然后将数据一式两份，一份在我们自己的显示器上显示出来，另一份通过网卡，再通过网络，传到了我的朋友的网卡中，此时他的网卡的角色是输入设备，然后数据由流到他的内存中解密后，最后显示再他的显示器上面。

我们联系的前提是：打开登陆了我们各自的QQ程序，我们的QQ程序加载到了内存中，然后CPU执行QQ程序的代码，执行上面的流程。

那么如果不是打出"你好"，而是发送文件呢？

其实文件无非就是体积大了点的"你好"，文件从磁盘中搬到内存中（磁盘到QQ程序，然后到内存），然后通过加密，传到对方的输入设备(网卡)，接着就是上面所述的操作了。

其实就跟我们在写代码的时候，使用scanf或者cin，从键盘输入，然后读到了我们程序的内部（内存）;

最后，这里简单地介绍和解释一下冯诺依曼体系，为后面学习操作系统做好准备工作。