1) Цен­траль­ное ариф­ме­ти­ко-ло­гичес­кое уст­рой­ст­во (алу);

2) Цен­траль­ное уст­рой­ст­во управ­ле­ния (уу);

3) за­по­ми­наю­щее уст­рой­ст­во (ЗУ);

4) уст­рой­ст­во вво­да ин­фор­ма­ции (УВ);

5) Уст­рой­ст­во вы­во­да ин­фор­ма­ции (уВыв).

По фон Нейману в основе работы компьютера должны лежать следующие принципы:

• Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

• Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

• Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

• Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Прин­ци­пы, сфор­му­ли­ро­ван­ные фон Ней­ма­ном, оказались на столько удачными, что они бы­ли по­ло­же­ны в ос­но­ву функ­цио­ни­ро­ва­ния по­стро­ен­ных в последствии боль­ших и ма­лых ЭВМ. С момента опубликования доклада фон Неймана компьютер был признан объектом, представлявшим научный интерес (и по сей день ученые иногда называют компьютер "машиной фон Неймана").

Первый компьютер с архитектурой фон Неймана был создан в 1949 г. англичанином Морисом Уилксом.

2. Общие принципы структурной организации и функционирования эвм с архитектурой фон Неймана

Об­щая схе­ма ра­бо­ты со­вре­мен­но­го ком­пь­ю­те­ра мо­жет быть пред­став­ле­на сле­дую­щим об­ра­зом (см. рис. 1). Про­грам­ма, со­стоя­щая из ко­манд и ин­ст­рук­ций, вво­дит­ся с ка­ко­го-ли­бо внеш­не­го уст­рой­ст­ва в па­мять ком­пь­ю­те­ра. В па­мя­ти, пред­став­ляю­щей со­бой со­во­куп­ность ячеек (ка­ж­дая ячей­ка име­ет свой уни­каль­ный ад­рес), в за­ко­ди­ро­ван­ном ви­де хра­нят­ся про­грам­мы и дан­ные. Функ­ция УУ со­сто­ит в том, что­бы прочесть из памяти очеред­ную ко­ман­ду, рас­шиф­ро­вать ее и под­ключить со­от­вет­ст­вую­щие це­пи и уст­рой­ст­ва, не­об­хо­ди­мые для ее вы­пол­не­ния. УУ для вы­пол­не­ния ко­ман­ды в ком­пь­ю­те­ре ор­га­ни­зу­ет вы­пол­не­ние од­но­го и то­го же цик­ла:

• Фор­ми­ро­ва­ние ад­ре­са очеред­ной ко­ман­ды (ад­рес пер­вой ко­ман­ды ус­та­нав­ли­ва­ет­ся вне цик­ла спе­ци­аль­ным спо­со­бом).

• Чте­ние ко­ман­ды из па­мя­ти.

• Вы­пол­не­ние ко­ман­ды.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство, как правило, конструктивно объединены в один узел – процессор. Помимо АЛУ и УУ в состав процессора входят так называемыерегистры. Регистры представляют собой ячейки памяти, предназначенные для кратковременного хранения команд и данных. Основой любого регистра является набор связанных определенным образомтриггеров– электронных схем, способных хранить один двоичный разряд (0 или 1). Регистры, в зависимости от выполняемой функции в составе процессора, делятся насчетчики команд, регистры команд, сумматоры, регистры операндов.Счетчик командслужит для хранения адреса очередной команды программы, а так же для выборки из памяти очередной команды.Регистр командпредназначен для кратковременного хранения кода выполняемой команды.Регистры операндовхранят коды адресов операндов (данных), участвующих в выполняемой процессором операции.Сумматор– специальный регистр, участвующий во всех операциях АЛУ.

На рис. 1б изображена схема функционирования ЭВМ с учетом структуры процессора, которая может быть описано следующей последовательностью действий:

• из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;

• выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;

• устройство управления расшифровывает адресное поле команды;

• по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;

• УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

• результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;

• все предыдущие этапы повторяются до достижения команды “стоп”.