1.背景知识

冯·诺依曼（John von Neumann），被称为“计算机之父”，确定了计算机的体系结构——即“冯诺依曼结构”；我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系！

2.冯诺依曼体系结构

我们常见的冯诺依曼体系五大结构有：

输入设备：鼠标、键盘、摄像头、话筒、磁盘、网卡等，把数据进行读取到计算机。
输出设备：显示器、播放器、磁盘、网卡等，对数据数据进行输出。
存储器：主要指内存，与IO设备交换数据信息，作为重要的数据中转枢纽。
运算器：对数据进行逻辑运算、算术运算。
控制器：控制数据在各大硬件中输入、输出。

平时我们在键盘上所敲的代码，在编译运行后输出到显示屏上，依赖的就是计算机五大结构的相互合作才能完成。从键盘（输入设备）所敲的代码存储在文件中，而代码文件被读取到磁盘（输入设备），预加载到内存（存储器）中，从内存会读取到CPU的缓存中，经过运算器处理好后的数据再被输出到内存（存储器），再由存储器输出到显示器（输出设备）上。

为什么程序运行，必须先加载到内存中运行？

①和硬件的存储介质有关，CPU的存储介质等级很高，存储容量低，存储速度很快，磁盘、网卡等输入输出设备存储介质等级很低，容量大，存储速度很慢，而内存（存储器）的存储介质等级居中，容量较大，存储速度居中

②如果CPU直接和输入设备、输出设备进行数据交换，在输入设备中的数据需要很久才能加载到CPU中，读入的数据CPU一下子处理完成，继续进入下一轮等待，等待的时间会远远大于对数据进行处理的时间，整体的效率会拉低到输入设备的效率一样，这就是著名的”木桶效应“，而内存的存储速度处于两者中间，所以由内存和输入设备、输出设备进行数据交换，内存再和CPU进行数据交换，从而提高计算机整体的效率！

③计算机中不是一项任务完成后，下一项任务的数据才从输入设备读取到内存中，而是CPU在进行某一项任务的时候，部分数据会从输入设备预先加载到内存中，等CPU处理完成任务后，内存立马将数据读取到内存，从而提高计算机整体的效率！

对冯诺依曼的理解：
场景2： 在学校的时候，老师布置的编程实验报告，已经临近交作业的时候你却毫无头绪，而你同学张三早早完成了并且已经交给老师了，你听说之后就叫张三把实验报告发给你借鉴一下，你的同学张三爽快地答应了！

文件存储在张三的磁盘（输入设备）中，读取到内存，由内存读取到CPU的寄存器上，经过运算器经过封装后处理后再被输出到内存（存储器），再从内存输出到网卡（输出设备），经过网络传送到你电脑的网卡（输入设备）上，你点击文件下载后，存储在网卡（输入设备）上的数据，才会加载到内存，由内存读取到CPU的寄存器中，经过运算器解压处理后的数据被输出到内存（存储器），再由内存输出到你的磁盘上，你才能打开张三的实验报告借鉴！