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隨著信息技術(shù)學(xué)科在中小學(xué)教育的地位越來越重，且考題也越發(fā)的靈活多變，這就要求我們在備考的時候首先應(yīng)對基礎(chǔ)知識進(jìn)行理解和記憶。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)是計算機(jī)硬件系統(tǒng)仍至整個信息技術(shù)學(xué)科的重點知識，例如在2015年的上半年全國統(tǒng)考(初中)中就出現(xiàn)了一道關(guān)于教師資格考試信息技術(shù)學(xué)科知識馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的簡答題(10分)，下面我們首先了解一下關(guān)于這部分內(nèi)容。
馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的，他首次提出了“程序存儲、程序控制”的設(shè)計思想，其理論要點為：1、計算機(jī)系統(tǒng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大組件組成;2、計算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令;3、計算機(jī)采用程序存儲、程序控制技術(shù)(將程序事先存在主存儲器中，計算機(jī)在工作時能在不需要人員干預(yù)的情況下，自動逐條取出指令并加以執(zhí)行)。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機(jī)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在大多計算機(jī)仍是馮·諾依曼計算機(jī)的組織結(jié)構(gòu)，只是作了一些改進(jìn)而已，并沒有從根本上突破馮體系結(jié)構(gòu)的束縛。由于他在電子計算機(jī)中所起到的關(guān)鍵性作用，也因此被人們稱為“計算機(jī)之父”。
接下來我們重點了解一下計算機(jī)的五大組件，以便于大家更好的理解和記憶。
(一)運算器
運算器(Arithmetic unit)是計算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運算操作的部件。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作，亦稱算術(shù)邏輯部件(ALU)。其性能指標(biāo)主要有兩個：1、字長。字長是計算機(jī)可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常都是2的若干次方，現(xiàn)在主流的字長為32和64，它直接影響運算器的計算精度、速度和功能，字長越長，其運算精度越高，處理能力越強(qiáng)。2、運算速度，即計算機(jī)每秒鐘所能白衣秀士的指令條數(shù)，單位是MIPS(每秒百萬條)。
(二)控制器
控制器(Controller)是實現(xiàn)計算機(jī)各部分的聯(lián)系并自動執(zhí)行程序的部件。它的功能是從內(nèi)存中一次取出指令，產(chǎn)生控制信號，向其他部件發(fā)出命令指揮整個計算過程。它與運算器共同組成中央處理器，也就是我們通常所說的“CPU”，亦稱為微處理器。
(三)存儲器
存儲器(Memory)是現(xiàn)代信息技術(shù)中用于保存信息的記憶設(shè)備，在計算機(jī)中用來存儲數(shù)據(jù)和程序。根據(jù)是否直接與CPU交換信息來區(qū)分，存儲器可分為內(nèi)存和外存。內(nèi)存又稱為主存儲器，與CPU相連，用來存放計算機(jī)當(dāng)前要用的各種程序和數(shù)據(jù)。按照讀寫方式不同，內(nèi)存可分為ROM和RAM。ROM永久保存而不會丟失數(shù)據(jù)，RAM斷電后數(shù)據(jù)丟失。外存又稱為輔助存儲器，用以存放處理前后的數(shù)據(jù)和信息，常見的外存有：軟盤、光盤、閃盤、硬盤、U盤等。
(四)輸入設(shè)備
輸入設(shè)備是將數(shù)據(jù)、程序、指令及各種信號等信息送入計算機(jī)的設(shè)備。常見的有鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、觸摸屏、掃描儀、條形碼閱讀器、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等。
(五)輸出設(shè)備
輸出設(shè)備是將計算機(jī)處理結(jié)果和信息輸出的設(shè)備。常見的有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音頻輸出設(shè)備、投影儀等。
這部分知識在教師資格考試中會經(jīng)常出現(xiàn)，大家只要理解和記憶，并能夠靈活應(yīng)用，即可得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。
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