現(xiàn)代我們用的電腦，平板，還是手機(jī)，或者中國移動(dòng)等三大運(yùn)營商使用的服務(wù)器，它們雖然從外形和體積上相差甚遠(yuǎn)，但核心部件的組成還是類似的，都遵循馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)。
那什么是馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)呢？如圖:
即以存儲(chǔ)器(內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器)為核心的架構(gòu)體系。包含存儲(chǔ)器，控制器，運(yùn)算器，輸入/出設(shè)備和總線。
那計(jì)算機(jī)如何工作的呢？
通過輸入設(shè)備(鍵盤，鼠標(biāo)或者掃描儀等)把數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器，由控制器負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器掉入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)束后的結(jié)果通過輸出設(shè)備(顯示屏，打印機(jī)等)輸出。
在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中把控制器和運(yùn)算器合成CPU，即中央處理器。
而把存儲(chǔ)器分成，外存儲(chǔ)器(如硬盤)，內(nèi)存儲(chǔ)器，緩存，寄存器。它們依次靠近CPU更近，存取速度更快，容量更小，單位價(jià)格更貴。
需要注意的是，對(duì)存儲(chǔ)器上面的設(shè)計(jì)是為了更好的協(xié)調(diào)CPU和存儲(chǔ)器速度上的差異?？梢娫O(shè)計(jì)是和諧的藝術(shù)，也是妥協(xié)的藝術(shù)~_~
2018年至今大火的AI芯片，即人工智能芯片，就是在做運(yùn)算器和存儲(chǔ)器之間的加速，以便能夠更快的處理更高數(shù)量級(jí)的數(shù)據(jù)(結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化)。不過目前市面上的AI芯片都是緩解馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中計(jì)算器和存儲(chǔ)器速度不匹配的矛盾的，并不能真正解決。
要想解決這個(gè)矛盾，我們很可能要期待量子計(jì)算的發(fā)展。
簡(jiǎn)單說一下量子計(jì)算和馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的不同。
第一，馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)使用的是0和1的二進(jìn)制方式表示。每一位同一時(shí)間只能表示0，或者1。
第二，量子計(jì)算里面每一個(gè)量子都可以同時(shí)表示多個(gè)狀態(tài)(8個(gè))。效率顯然比二進(jìn)制表示方式高很多。
然而為什么量子計(jì)算還沒有實(shí)際使用，那是因?yàn)榱孔釉诔叵碌牟环€(wěn)定性。制造一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，比如計(jì)算機(jī)大小如一個(gè)筆記本，那用來控制溫度的機(jī)柜就需要1人高。
好了，今天先講到這里。明天繼續(xù)學(xué)習(xí)~_~
我是一名軟件工程師，也是一位寶媽，我在”007不寫就出局”踐行寫作成長 。如果你也想用寫作的形式記錄生活，精進(jìn)學(xué)習(xí)，歡迎掃碼，我們一起進(jìn)步。
