存儲程序控制

雖然計算機技術發展很快，但存儲程序原理至今仍然是計算機內在的基本工作原理。自計算機誕生的那一天起，這一原理就決定了人們使用計算機的主要方式——編寫程序和運行程序。科學家們一直致力於提高程序設計的自動化水平，改進用户的操作界面，提供各種開發工具、環境與平台，其目的都是為了讓人們更加方便地使用計算機，可以少編程甚至不編程來使用計算機，因為計算機編程畢竟是一項複雜的腦力勞動。但不管用户的開發與使用界面如何演變，存儲程序控制原理沒有變，它仍然是我們理解計算機系統功能與特徵的基礎。

20世紀30年代中期， ^[1]  馮·諾依曼大膽的提出，拋棄十進制，採用二進制作為數字計算機的數制基礎。同時，他還説預先編制計算程序，然後由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執行數值計算工作。馮·諾依曼和同事們設計出了一個完整的現代計算機雛形，並確定了存儲程序計算機的五大組成部分和基本工作方法。馮·諾依曼的這一設計思想被譽為計算機發展史上的里程碑，標誌着計算機時代的真正開始。馮·諾依曼成功將其理論運用在計算機的設計之中，根據這一原理製造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機，世界上第一台馮·諾依曼式計算機是吸收了馮·諾依曼設計思想的劍橋大學於1949年研製的EDSAC，由於他對現代計算機技術的突出貢獻，因此馮·諾依曼又被稱為“計算機之父”，存儲程序控制原理又稱馮·諾依曼原理。

首先，把程序和數據通過輸入輸出設備送入內存。一般的內存都是劃分為很多 ^[2]  存儲單元，每個存儲單元都有地址編號，這樣按一定順序把程序和數據存起來，而且還把內存分為若干個區域，比如有專門存放程序區和專門存放數據的數據區。其次，執行程序，必須從第一條指令開始，以後一條一條地執行。

一般情況下按存放地址號的順序，由小到大依次執行，當遇到條件轉移指令時，才改變執行的順序。每執行一條指令，都要經過三個步驟：第一步，把指令從內存中送往譯碼器，稱為取指；第二步，譯碼器把指令分解成操作碼和操作數，產生相應的各種控制信號送往各電器部件；第三步，執行相應的操作。這一過程是由電子路線來控制，從而實現自動連續的工作。在運行時，控制器按地址順序取出存放在內存儲器中的指令（按地址順序訪問指令），然後分析指令，執行指令的功能，遇到轉移指令時，則轉移到轉移地址，再按地址順序訪問指令。

存儲程序的思想——把計算過程描述為由許多命令按一定順序組成的程序，然後把程序和數據一起輸入計算機，計算機對已存入的程序和數據處理後，輸出結果。

存儲程序控制的要點是：數字計算機的數制採用二進制；計算機應該按照程序順序執行。

根據存儲程序控制結構構成的計算機，必須具有如下功能：

1、把需要的程序和數據送至計算機中；

2、必須具有長期記憶程序、數據、中間結果及最終運算結果的能力；

3、能夠完成各種算術、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力；

4、能夠根據需要控制程序走向，並能根據指令控制機器的各部件協調操作；

5、能夠按照要求將處理結果輸出給用户。

為了完成上述的功能，計算機必須具備五大基本組成部件，包括：

1、 輸入數據和程序的輸入設備；

2、 記憶程序和數據的存儲器；

3、完成數據加工處理的運算器；

4、控制程序執行的控制器；

5、 輸出處理結果的輸出設備。