冯诺依曼体系结构发展综述
冯诺依曼计算机体系结构
冯诺依曼计算机体系结构冯·诺依曼计算机体系结构（von Neumann architecture）是一种包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、存储器（Memory）、输入/输出设备（Input/Output Device）和控制单元（Control Unit）等基本组件的计算机系统的组织结构。
这种计算机体系结构在20世纪40年代末至50年代初由冯·诺依曼提出，并成为了现代计算机的基础。
下面将详细介绍冯·诺依曼计算机体系结构的各个方面。
首先，中央处理器（CPU）是计算机系统的核心部件，负责执行指令、进行运算和控制计算机的其他组件。
它由算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和控制单元（Control Unit）组成。
ALU负责进行算术和逻辑运算，而控制单元则负责解码和执行指令、管理数据传输和控制计算机的其他组件。
CPU的设计使得计算机可以按照指令进行顺序执行，实现数据的处理和计算。
其次，存储器（Memory）是计算机系统中用于存储和获取数据和指令的组件。
冯·诺依曼计算机体系结构中的存储器被划分为两个主要部分：主存储器（Main Memory）和辅助存储器（Secondary Storage）。
主存储器是CPU能够直接访问的存储设备，它通常采用随机存储器（Random Access Memory，RAM）的形式，用于暂时保存计算机运行时的数据和指令。
与之相对，辅助存储器类似于硬盘或固态硬盘，用于长期存储数据和程序。
再次，输入/输出设备（Input/Output Device）用于计算机与外部世界之间的数据交换。
输入设备用于向计算机系统输入数据和指令，包括键盘、鼠标、触摸屏等；而输出设备用于将计算机处理的结果输出给用户，包括显示器、打印机、扬声器等。
输入/输出设备通过输入/输出接口与计算机系统的其他组件连接，实现数据的传输和交换。
.冯.诺依曼计算机的体系结构
.冯.诺依曼计算机的体系结构冯·诺依曼计算机的体系结构冯·诺依曼计算机也称存储程序计算机，是一种采用存储程序控制方式的计算机，以冯·诺依曼为荣誉首创者。
冯·诺依曼计算机的体系结构以存储程序和存储器为核心，具有计算机按照一定程序和数据自动化处理信息的功能特点。
冯·诺依曼计算机在计算能力、可靠性和灵活性方面对人类的技术和文化进程产生了深远的影响。
冯·诺依曼计算机体系结构的核心原则是存储程序的实现。
存储程序是将指令序列存放在存储器中，并由程序计数器（Program Counter,PC）指向下一条要执行的指令。
这样，计算机可以按照程序中的指令序列逐个执行，实现人类需要自动化处理的各种任务，例如数值计算、数据处理、控制逻辑等等。
与此同时，冯·诺依曼计算机采用了二进制编码和逻辑代数的原理，使得计算机在遵循预定的指令和操作码的情况下，可以在高效的时间内处理海量的数据流。
冯·诺依曼计算机的体系结构主要包括以下五个部分：1. 存储器（Memory）：用于存放指令和数据，计算机执行任务时需要读写存储器中的数据。
2. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU）：用于执行计算机的各种指令，包括算术、逻辑运算、移位、跳转等等。
3. 控制器（Controller）：负责根据指令译码，操作中央处理器、存储器和输入输出设备等。
4. 输入设备（Input Device）：负责将人类的指令输入计算机，例如鼠标、键盘等。
5. 输出设备（Output Device）：负责将计算机的运算结果输出给人类，例如打印机、显示器等。
冯·诺依曼计算机的体系结构具有很强的扩展性和可编程性，其核心原理极大地推动了计算机技术的发展和改进。
随着计算机科学的快速发展，冯·诺依曼计算机的体系结构不断得到改进和发展，例如引入竞争线程、指令流水线等等技术。
计算机体系结构的演进历程
计算机体系结构的演进历程一、引言计算机体系结构是计算机科学中的一个重要概念，指的是计算机系统中处理器、存储器和输入输出设备之间的交互方式及其实现机制。
在计算机科学发展的过程中，计算机体系结构经历了多个演进阶段，本文将从早期的冯·诺伊曼体系结构到现代的并行计算体系结构进行讨论。
二、早期的冯·诺伊曼体系结构冯·诺伊曼体系结构是计算机体系结构的鼻祖，它于20世纪40年代初提出并得到了广泛应用。
冯·诺伊曼体系结构的特点是存储程序的概念，即将指令和数据储存在同一个存储器中，并通过控制器按照程序顺序进行执行。
这种体系结构通过存储程序的方式实现了通用计算机的概念，是现代计算机体系结构的基石。
三、进一步发展：扩展指令集计算机体系结构随着计算机科学的发展，人们对计算机体系结构提出了更高的要求。
于是，扩展指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系结构应运而生。
RISC体系结构采用了精简指令集，即指令数量少且规模小，这样可以简化处理器的复杂性，提高指令的执行速度。
RISC体系结构在20世纪80年代开始被广泛应用，并逐渐取代了传统的复杂指令集计算机体系结构。
四、并行计算体系结构的崛起随着计算需求的不断增加，单一处理器已经无法满足日益复杂的计算任务。
为了提高计算机的性能，人们开始研究并行计算体系结构。
并行计算体系结构通过将计算任务分解为若干子任务，并由多个处理器同时执行，从而加速计算过程。
并行计算体系结构既可以是对称多处理器（Symmetric Multi-Processor，SMP）架构，也可以是分布式内存体系结构（Distributed Memory Architecture，DMA）。
这些体系结构的出现使得计算机的计算能力得到了极大的提升。
五、现代计算机体系结构的趋势随着科技的不断发展，计算机体系结构也在不断演进。
目前，现代计算机体系结构主要体现在以下几个方面：1. 多核处理器：为了进一步提高计算机的性能，人们将多个处理核心集成在一颗芯片上，形成多核处理器。
冯诺依曼计算机的发展过程
冯诺依曼计算机的发展过程冯诺依曼计算机是现代计算机的雏形，它的发展过程可以追溯到20世纪40年代。
本文将从冯诺依曼计算机的提出、设计原则、硬件结构和软件发展等方面进行阐述。
一、冯诺依曼计算机的提出冯诺依曼计算机是由美国数学家冯·诺依曼（John von Neumann）在1945年提出的。
他提出了一种新的计算机结构，将计算机的程序和数据存储在同一个存储器中，以二进制形式表示，并通过指令来控制计算机的操作。
这一创新使得计算机能够实现自动化的程序控制，成为了现代计算机的基础。
二、设计原则冯诺依曼计算机的设计原则包括存储程序原则、存储器的随机访问、指令流水线和硬件控制等。
其中，存储程序原则是冯诺依曼计算机最重要的设计原则之一，它使得计算机能够像人一样按照程序顺序执行指令。
存储器的随机访问则是指计算机可以以任意顺序访问存储器中的数据，而不需要按照顺序逐个读取。
指令流水线的设计则可以提高计算机的运行速度，使指令的执行可以同时进行。
硬件控制则是指计算机的操作由硬件电路来控制，而不是由人工干预。
三、硬件结构冯诺依曼计算机的硬件结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备。
中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
存储器用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。
输入输出设备用于与外部环境进行信息交互，包括键盘、显示器、打印机等。
这些硬件组件之间通过总线进行数据的传输和控制信号的传递。
四、软件发展随着冯诺依曼计算机的发展，软件也得到了迅速发展。
早期的计算机程序是通过机器语言编写的，直接由硬件执行。
后来，高级程序设计语言的出现使得程序的编写更加方便和高效。
代表性的高级程序设计语言包括汇编语言、C语言、Java等。
此外，操作系统的发展也为计算机的使用和管理提供了便利，操作系统可以管理计算机的资源、调度程序的执行和提供用户接口等功能。
总结起来，冯诺依曼计算机的发展过程可以概括为从提出到设计原则制定、硬件结构建立和软件发展等几个阶段。
冯·诺依曼体系结构及工作原理理解
一、冯·诺依曼体系结构的概念及发展1.1 冯·诺依曼体系结构的定义冯·诺依曼体系结构是计算机系统的基本结构，也称为存储程序式计算机结构。
它的特点是采用存储程序的方式来指挥计算机操作，将程序和数据存储在同一存储器中，并且采用顺序执行的方式来完成计算任务。
1.2 冯·诺依曼体系结构的发展历程冯·诺依曼体系结构最早由匈牙利裔美国数学家冯·诺依曼在上世纪40年代提出，随后逐渐被应用于计算机系统中。
冯·诺依曼体系结构的提出和应用，极大地推动了计算机科学和技术的发展，成为现代计算机系统的基本架构。
1.3 冯·诺依曼体系结构在计算机中的应用冯·诺依曼体系结构在现代计算机系统中得到了广泛的应用，包括个人电脑、工作站、服务器等各种类型的计算机系统，它为计算机的设计和应用提供了基本框架，成为计算机科学的基石。
二、冯·诺依曼体系结构的工作原理及要素冯·诺依曼体系结构的工作原理主要包括指令执行、数据存储和传输等基本操作，具体表现为程序和数据在存储器中的位置、指令执行的顺序和方式、数据的读写操作等内容。
2.2 冯·诺依曼体系结构的要素冯·诺依曼体系结构的要素主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和系统总线等部分，它们协同工作，完成计算机的各种功能。
三、冯·诺依曼体系结构的价值和意义3.1 冯·诺依曼体系结构的价值冯·诺依曼体系结构为计算机系统的设计和应用提供了基本范式，使得计算机能够完成复杂的运算和数据处理任务，具有高效、可靠和灵活的特点。
3.2 冯·诺依曼体系结构的意义冯·诺依曼体系结构的意义在于它为计算机科学的发展提供了基本框架，推动了计算机系统的进步和发展，成为计算机科学的基础理论。
四、个人观点及理解从理论上来说，冯·诺依曼体系结构的提出和应用，极大地推动了计算机科学和技术的发展，成为现代计算机系统的基本架构，提高了计算机的工作效率和数据处理能力。
计算机体系结构的发展历程
计算机体系结构的发展历程计算机体系结构是指计算机中各个组成部分的组织方式和相互连接关系，它决定了计算机的功能和性能。
随着计算机技术的不断发展，计算机体系结构也经历了多次演进和革新。
本文将为您介绍计算机体系结构的发展历程，从最早的冯·诺依曼体系结构到现代的并行计算体系结构。
一、冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是现代计算机体系结构的鼻祖，由冯·诺依曼于1945年提出。
其主要特点是将数据和指令以同等地位存储在存储器中，通过控制器和运算器的协作来实现计算机的运算功能。
冯·诺依曼体系结构由五个基本部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
二、批处理计算机随着计算机技术的发展，人们对计算机的应用需求也越来越高。
在20世纪50年代和60年代，批处理计算机开始出现，采用了批处理方式进行运算。
批处理计算机顺序地执行一系列任务，无需人工干预。
该体系结构采用分时操作系统，将计算机资源合理分配给多个用户，提高了计算机的利用率。
三、指令流水线指令流水线是20世纪60年代末和70年代初提出的一种计算机体系结构，旨在提高计算机运算速度。
它将指令的执行分为多个步骤，并行地执行不同的指令步骤，从而实现多条指令的同时执行。
指令流水线大大提高了计算机的运算效率，广泛应用于各个领域。
四、超标量和超长指令字超标量和超长指令字是为了进一步提高计算机的性能而提出的两种计算机体系结构。
超标量体系结构通过增加硬件资源提高指令并行度，实现多条指令的同时执行。
超长指令字体系结构通过将多条指令打包成一条长指令，在一次指令的执行过程中完成多条指令的操作，从而提高计算机的指令级并行度。
五、并行计算体系结构随着计算机应用对计算能力的需求不断增加，并行计算成为了计算机体系结构的一个重要发展方向。
并行计算体系结构将计算任务分为多个子任务，由多个处理器并行地执行，从而提高计算机的运算速度。
并行计算体系结构广泛应用于高性能计算、人工智能等领域。
冯诺伊曼计算机体系结构
冯诺伊曼计算机体系结构冯诺伊曼计算机体系结构是一种标志性的计算机体系结构模型，它为计算机科学界带来了一个新的思想，也为计算机世界带来了新的目标。
冯诺伊曼模型是20世纪最重要的计算机体系结构模型之一，从1945年到2018年，这种模型仍然被广泛应用于世界各地的计算机系统中。
冯诺伊曼模型是由1943年由爱因斯坦（Einstein）提出的，当时他相信人类可以创造一种有效的计算机架构，而这种架构就是现今为止我们所熟知的冯诺伊曼计算机体系结构。
1945年，冯诺依曼（VonNeumann）和克劳德休伊特（Claude Shannon）共同撰写了一篇题为“计算机和智能机（Computer and Intelligent Machines）”的文章，这一文章中，他们解释了冯诺伊曼的计算机架构的主要构成部分，其中包括存储器，运算器，控制器等。
冯诺伊曼体系结构将计算机系统分为四个基本部分：存储器，运算器，控制器和输入输出（I / O）模块。
存储器是计算机系统中程序和数据的可操作存储设备，它是计算机运行的基础。
运算器是用于完成逻辑运算和数值运算的硬件部件，它是计算机能够完成计算任务的核心。
控制器是用于控制存储器和运算器的硬件，它是计算机计算任务的指令性中心。
最后，I / O模块是一个设备，它能够接收计算机运行所需的外部输入，也能将计算机运行生成的结果输出到外部设备，它是将计算机与外部世界连接起来的桥梁。
冯诺伊曼计算机体系结构有许多重要的特点，其中最重要的是“指令性”和“存储性”。
指令性是指计算机按照某种特定的指令可以执行某种任务；存储性是指计算机可以存储大量的信息和指令，并在需要的时候通过这些指令完成工作。
另外，冯诺伊曼体系结构还支持一个名为“可编程性”的概念。
可编程性表示计算机可以根据外部的指令重新配置，以实现不同的功能，这种可编程性使计算机可以在不断变化的环境中应用。
冯诺伊曼计算机体系结构发展至今，已经有许多小的改动和改进，其中比较突出的一个就是“算术逻辑单元（ALU）”的概念。
计算机体系结构的发展历程
计算机体系结构的发展历程计算机体系结构是现代计算机科学的重要组成部分，它涵盖了计算机硬件和软件之间的结构和交互。
计算机体系结构的发展历程经历了多个阶段，从最早的冯·诺依曼体系结构到如今的并行计算和云计算体系结构，每个阶段都对计算机的演进起到了重要的推动作用。
1. 冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是现代计算机体系结构的起源，它由影响深远的数学家冯·诺依曼于20世纪40年代提出。
这种体系结构包括了存储器、运算器、控制器和输入输出设备，以及用于存储指令和数据的内存。
冯·诺依曼体系结构的重要特征是存储程序概念，即指令和数据存储在同一存储器中，通过程序控制计算机的操作。
这种体系结构的设计思想奠定了现代计算机的基础。
2. 提供并行计算的体系结构随着计算机技术的不断发展，人们开始意识到单一处理器的运算能力受限，因此提出了并行计算的概念。
并行计算体系结构通过使用多个处理器，同时进行计算任务的划分和执行，以提升计算速度和效率。
并行计算体系结构分为多处理器和多计算机体系结构。
多处理器体系结构指的是在一个计算机系统中同时使用多个处理器，共享内存和数据，实现任务之间的并行执行。
而多计算机体系结构则是将多个计算机连接在一起，通过网络进行通信和协作，实现并行计算的目标。
3. 云计算体系结构随着互联网的普及和计算能力的不断增强，云计算成为一种新的计算模式和体系结构。
云计算体系结构基于网络的分布式计算，提供了按需获得计算资源的能力。
云计算体系结构分为三个层次：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
在云计算体系结构中，计算资源和应用程序不再局限于本地计算机，而是通过云平台提供商提供的网络服务进行访问和部署。
4. 新兴的体系结构除了上述提到的几种主要的计算机体系结构，还出现了一些新兴的体系结构，如量子计算机体系结构和神经网络计算机体系结构。
冯诺伊曼体系结构
冯诺伊曼体系结构冯·诺依曼体系结构（Von Neumann architecture）是一种用于设计和构建计算机系统的基本原理和框架。
它由1945年首次提出，并以其提出者、数学家冯·诺依曼的名字命名。
以下是关于冯·诺依曼体系结构的详细解释：1. 基本原理：冯·诺依曼体系结构的核心原理是将计算机系统划分为五个基本组件：中央处理器（Central Processing Unit, CPU）、存储器（Memory）、输入设备（Input Device）、输出设备（Output Device）和控制单元（Control Unit）。
其中，中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，负责执行指令和进行算术逻辑运算。
存储器用于存储数据和程序指令。
输入设备用于接收外部数据和命令，而输出设备用于显示或输出结果。
控制单元则负责协调这些组件之间的操作和通信。
2. 存储程序：冯·诺依曼体系结构的一个重要特点是存储程序的概念。
在这种体系结构下，指令和数据以二进制形式存储在存储器中，并按照一定的地址顺序存放。
计算机按照顺序从存储器中读取指令，执行完一条指令后再读取下一条指令，并且可以根据需要跳转、循环或重复执行指令。
这种存储程序的概念使得计算机能够自动执行以往需要人工操作的任务，也提供了编程的灵活性和可扩展性。
3. 指令集架构：冯·诺依曼体系结构的另一个重要特点是指令集架构，即指令集的设计和组织方式。
指令集是一组用于执行特定任务的机器指令的集合。
冯·诺依曼体系结构的指令集包含了各类基本操作，如算术运算、逻辑运算、数据传输等。
每条指令通常由操作码（Opcode）和操作数（Operand）组成。
操作码用于表示要执行的操作类型，而操作数则用于指定操作所涉及的数据。
指令集架构的设计和组织方式对计算机的性能、可编程性和可移植性等方面都有着重要的影响。
4. 存储器层次结构：冯·诺依曼体系结构还可以与存储器层次结构（Memory Hierarchy）相结合。
简述冯诺依曼计算机体系结构
简述冯诺依曼计算机体系结构冯·诺依曼计算机体系结构，也被称为冯·诺依曼体系结构、普林斯顿体系结构，是一种基于存储程序的计算机体系结构，由冯·诺依曼在二战结束后的1945年提出。
冯·诺依曼计算机体系结构由五个主要组成部分组成：输入/输出（I/O）设备、存储器、运算器、控制器和算法。
输入/输出设备（I/O）是用于与计算机外部进行信息交互的设备，例如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入设备用于将外部数据输入到计算机中，输出设备用于将计算机的结果输出到外部。
存储器是用于存储数据和程序的部件。
冯·诺依曼计算机的存储器被分为两个不同的部分：主存储器（也称为内存）和辅助存储器。
主存储器用于存储正在执行的程序和正在操作的数据，而辅助存储器用于长期存储数据和程序。
运算器是用于执行算术和逻辑操作的部件。
它包括算术逻辑单元（ALU），它执行基本的算术和逻辑运算，以及寄存器，它用于存储和传输数据。
控制器是用于协调计算机的操作的部件。
它从存储器中获取指令并将其发送到运算器和其他部件进行执行。
控制器还负责确定下一条要执行的指令，并控制数据的流动和操作的顺序。
算法是一套指令的有序序列，用于指导计算机执行特定的任务。
冯·诺依曼计算机使用存储程序的概念，其中程序指令被存储在存储器中，并按顺序执行。
这种存储程序的特点使得计算机能够根据不同的需求执行不同的任务。
冯·诺依曼计算机体系结构的特点和优势如下：1.存储程序结构：冯·诺依曼计算机使用存储程序的概念，使得计算机能够存储和执行不同的程序。
这种特点使得计算机具有灵活性和可编程性，能够适应不同的任务需求。
2.通用性：冯·诺依曼计算机的通用性使其能够执行不同类型的任务。
通过改变存储器中的程序和数据，计算机可以执行不同的操作，适应不同的需求。
3.指令的顺序执行：冯·诺依曼计算机按照指令的顺序执行任务。
冯诺依曼体系结构简介
冯诺依曼体系结构说到计算机的发展，就不能不提到德国科学家冯诺依曼。
从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。
人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。
所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。
20世纪30年代中期，德国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。
同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。
内容概述冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。
人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。
从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯·诺依曼体系结构。
所以冯·诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。
根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中。
必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
能够按照要求将处理结果输出给用户。
为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：输人数据和程序的输入设备、记忆程序和数据的存储器、完成数据加工处理的运算器、控制程序执行的控制器、输出处理结果的输出设备。
冯.诺依曼体系结构对计算机发展的限制从计算机诞生那天起，冯.诺依曼体系结构占据着主导地位，几十年来计算机体系结构理论并没有新理论出现。
随着计算机应用范围的迅速扩大，使用计算机解决的问题规模也越来越大，因此对计算机运算速度的要求也越来越高。
而改进计算机的体系结构是提高计算机速度的重要途径，从而促进了计算机体系结构的发展，出现了诸如数据流结构、并行逻辑结构、归约结构等新的非冯诺依曼体系结构。
冯诺依曼式计算机体系结构
冯诺依曼式计算机体系结构
冯·诺依曼式计算机体系结构，是一种最常见的计算机体系结构。
该体系结构中，计算机系统的指令和数据都存储在同一块存储器中，并通过总线进行传输。
其主要特点包括以下方面：
1. 存储器：计算机的指令和数据都存储在同一块存储器中，且存储器的容量可以扩展，以支持更复杂的程序和数据。
2. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行指令并控制计算机的运行。
其主要部件包括运算器、控制器和寄存器。
3. 控制器：负责解码指令并控制运算器和存储器的读写操作。
控制器通过总线将指令和数据传输到运算器和存储器。
4. 运算器：负责执行算术和逻辑运算，并将计算结果存储到寄存器或内存中。
5. 输入/输出子系统：负责将计算机和外部设备进行通信，并完成数据的输入和输出。
6. 指令集架构（ISA）：指令集架构定义了计算机系统所支持的指令集合，其包括操作码、操作数和执行过程等信息。
7. 总线：总线负责将指令、数据和控制信号传输到各个组件之间，其主要分为数据总线、地址总线和控制总线。
冯·诺依曼式计算机体系结构的发展史可以追溯到20世纪40年代，至今仍是计算机体系结构的主流之一。
冯诺依曼式计算机体系结构
冯诺依曼式计算机体系结构计算机在现代社会中已经成为了不可或缺的工具，它的发展历程也是人类智慧的结晶。
计算机体系结构是计算机硬件和软件之间的桥梁，它定义了计算机系统的组成部分和它们之间的交互方式。
其中，冯诺依曼式计算机体系结构是目前应用最广泛的一种体系结构，本文将详细介绍它的原理和特点。
一、冯诺依曼式计算机体系结构的概念冯诺依曼式计算机体系结构，又称为存储程序计算机体系结构，是由冯诺依曼在1945年提出的。
它是一种基于存储计算机的体系结构，它的主要思想是将数据和指令存储在同一块存储器中，通过程序控制计算机的运行。
冯诺依曼式计算机体系结构由五个部分组成，分别是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
其中，运算器用于进行算术和逻辑运算，控制器用于控制计算机的运行，存储器用于存储数据和程序，输入设备用于将外部数据输入计算机，输出设备用于将计算结果输出到外部。
二、冯诺依曼式计算机体系结构的特点1. 存储程序冯诺依曼式计算机体系结构的最大特点就是采用了存储程序的思想。
这种思想将指令和数据存储在同一块存储器中，通过程序控制计算机的运行。
这种方式使得计算机可以按照程序的要求，自动地完成一系列的操作。
存储程序的思想是现代计算机体系结构的基础，它使得计算机可以进行更加复杂的运算。
2. 指令流水线冯诺依曼式计算机体系结构采用指令流水线的方式进行指令的执行。
指令流水线是一种将指令的执行过程分成多个阶段的技术，每个阶段由不同的硬件单元完成。
这种方式可以提高计算机的处理速度，使得计算机可以更快地完成指令的执行。
3. 存储器层次结构冯诺依曼式计算机体系结构采用存储器层次结构的方式进行数据的存储。
存储器层次结构是一种将存储器按照速度和容量进行分层的技术，每一层的存储器都有不同的速度和容量。
这种方式可以提高计算机的性能，使得计算机可以更快地访问数据。
4. 中央处理器冯诺依曼式计算机体系结构采用中央处理器的方式进行指令的执行。
计算机组成原理冯诺依曼体系结构
计算机组成原理冯诺依曼体系结构计算机组成原理是计算机科学的核心课程之一，它涉及计算机的硬件和软件组成部分以及它们之间的相互连接和工作方式。
冯诺依曼体系结构是现代计算机体系结构的基础，它是一种将数据和指令存储在同一存储器中的设计思想。
本文将针对计算机组成原理冯诺依曼体系结构进行详细介绍。
一、冯诺依曼体系结构的概念与特点冯诺依曼体系结构是由冯·诺伊曼于1945年提出的，它的主要特点有以下几个方面：1. 存储程序：冯诺依曼体系结构中，计算机的指令和数据都存储在同一块存储器中，它们没有区别对待。
这种存储程序的特性使得计算机可以按照指令顺序执行程序。
2. 指令执行周期：冯诺依曼体系结构的计算机按照指令的执行顺序进行操作。
每条指令的执行需要经过若干个时钟周期，包括取指令、解码、执行和存储结果等步骤。
3. 存储器与运算器的分离：冯诺依曼体系结构中，存储器和运算器是分离的，它们通过数据总线和控制总线进行通信。
这种结构使得计算机的存储器和运算器可以独立地进行工作。
二、计算机组成原理中的主要组成部分计算机组成原理主要包括以下几个组成部分：1. 运算器：运算器是计算机的核心部分，它包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器等。
ALU负责进行基本的算术和逻辑运算，寄存器用于存储临时数据和结果。
2. 控制器：控制器负责指挥计算机的各个组成部分协同工作，它包括指令寄存器、程序计数器、指令译码器等。
控制器从存储器中取指令，并根据指令的内容发出相应的控制信号。
3. 存储器：存储器用于存储计算机的指令和数据，它可以分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器是计算机中的主要存储器，它采用随机访问方式，速度较快；辅助存储器用于存储大量的数据和程序，它的容量比主存储器大，但速度较慢。
4. 输入输出设备：输入输出设备用于计算机与外部环境之间的信息交换，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入设备将外部信息传输给计算机，输出设备将计算机处理的结果显示或输出。
简述冯诺依曼体系结构的内容
简述冯诺依曼体系结构的内容冯·诺依曼体系结构，也称为冯·诺依曼计算机，是现代计算机的基本架构，由计算机科学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）在1945年提出。
这种计算机体系结构是将程序存储在内存中，并且可以以数据和指令的形式在同一存储单元中处理。
冯·诺依曼体系结构影响了计算机科学和计算机工程的发展，并成为现代计算机发展的基础。
本文将简述冯·诺依曼体系结构的内容，以及它的优点和缺点。
冯·诺依曼体系结构的内容冯·诺依曼体系结构的核心是计算机的基本组件，如中央处理器（CPU）、内存、输入输出控制器（I/O），以及用于连接这些组件的总线。
在冯·诺依曼体系结构中，CPU有两个主要部分：控制器和运算器。
控制器负责管理内存中的程序和数据，以及在内部总线上运行指令序列。
运算器负责在程序中执行算术和逻辑运算，将结果存储回内存或输出到外部设备。
此外，冯·诺依曼体系结构中的计算机内存和外部设备都遵循相同的原则。
程序和数据都存储在内存中，使用相同的二进制形式表示。
数据和指令都可以在同一存储单元中处理，以提高计算机的效率。
内存按地址分配，并且使用地址寄存器指向下一次将要读取或写入的地址。
冯·诺依曼体系结构的优缺点冯·诺依曼体系结构的主要优点是灵活性和可编程性。
由于程序和数据存储在同一内存中，可以轻松地修改程序代码和数据，以适应不同的应用场景。
这种体系结构还具有高度可编程性，因为程序和数据在相同的存储器区域中，可以让计算机在运行时修改程序逻辑而不需要重新启动设备。
这使得计算机能够快速适应需要不断变化的应用需求。
然而，冯·诺依曼体系结构也存在一些缺点。
其中最大的问题是处理器容量的限制。
由于所有的数据和指令都存储在同一内存中，并且使用相同的总线进行传输，处理器可能很快就会因为数据量过大而受限制。
冯诺依曼体系结构
冯诺依曼体系结构冯诺依曼体系结构是计算机体系结构的一种模型，奠定了计算机工作原理的基础，对计算机的发展起到了重要的推动作用。
该体系结构的核心理念是将程序和数据存储在同一内存中，并采用顺序执行的方式进行计算。
本文将从其起源、特点、优缺点以及对计算机发展的影响等方面进行介绍。
冯诺依曼体系结构的起源可以追溯到20世纪40年代中期，由数学家冯·诺依曼提出，并在1945年发表了《通过基本部件实现高可靠性的计算机》论文，首次提出了存储程序的概念。
冯诺依曼体系结构的主要特点是计算机内部的数据和指令都以二进制的形式存储在同一个存储器中，通过控制单元和算术逻辑单元进行处理，通过数据通路进行数据的传输。
这种体系结构的基本原则是：程序和数据可以在存储器中共享，程序可以像数据一样进行操作，计算机可以按照存储器中的指令顺序进行连续的执行。
冯诺依曼体系结构实现了程序的存储和执行的自动化，使计算机能够完成多种任务，具备了通用计算能力。
1.存储程序：冯诺依曼体系结构将程序和数据存储在同一存储器中，程序可以像数据一样进行操作，实现了程序的自动存储和执行。
这种存储程序的方式使得计算机能够灵活地处理不同的任务，提高了计算机的使用效率。
2.顺序执行：冯诺依曼体系结构的计算机按照存储器中指令的顺序进行连续的执行，每次只执行一条指令。
这种顺序执行的方式使得计算机可以按照预定的顺序进行计算，确保计算的正确性和稳定性。
3.存储器、控制单元和算术逻辑单元的组合：冯诺依曼体系结构将计算机划分为存储器、控制单元和算术逻辑单元三个部分，并通过数据通路进行数据的传输。
存储器用于存储程序和数据，控制单元用于控制程序的执行，算术逻辑单元用于进行运算和逻辑判断。
1.灵活性：冯诺依曼体系结构的存储程序方式使得计算机可以处理不同的任务，具备了通用计算能力。
它可以根据不同的需求加载不同的程序和数据，实现不同的功能，具备了很强的灵活性。
2.可扩展性：冯诺依曼体系结构可以通过增加存储器的大小和外部设备的接口来扩展计算机的存储容量和功能。
冯.诺依曼计算机的体系结构
冯．诺依曼计算机的体系结构计算机是当代社会的基础设施之一，计算机的发展历史可以追溯到20世纪40年代。
在这一时期，计算机还是一种庞大而笨重的机器，只能由专业人员控制，无法普及到大众中去。
直到1945年，冯．诺依曼提出了一种新的计算机体系结构，使得计算机的普及迎来了一个新的时代。
在本文中，我们将详细介绍冯．诺依曼计算机的体系结构，以及它的优缺点和应用。
一、冯．诺依曼计算机的体系结构冯．诺依曼计算机的体系结构包括五个部分：中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）和控制器（Controller）。
其中，CPU是计算机的核心部件，它负责执行计算机的指令。
存储器是计算机的数据存储部件，它用于存储程序和数据。
输入设备和输出设备是计算机与外界交互的接口，它们用于输入和输出数据。
控制器是计算机的控制部件，它用于控制计算机的运行。
冯．诺依曼计算机的指令是以二进制形式表示的，每个指令包含两个部分：操作码和操作数。
操作码用于指定指令的操作类型，操作数用于指定操作的数据。
指令的执行过程可以分为取指阶段、译码阶段、执行阶段和存储阶段。
取指阶段：CPU从存储器中读取要执行的指令，存储器将指令传送给CPU。
译码阶段：CPU对指令进行解码，确定指令的操作类型和操作数。
执行阶段：CPU执行指令的操作，对数据进行计算或者进行数据传输。
存储阶段：CPU将执行结果存储到存储器中，或者将数据从存储器中取出。
冯．诺依曼计算机的体系结构是一种基于存储程序的计算机体系结构，它的核心思想是将程序和数据存储在同一个存储器中。
这种体系结构的优点是具有良好的通用性和灵活性，可以支持各种类型的应用程序。
但是，它的缺点是存在存储器瓶颈问题，因为CPU和存储器之间的数据传输速度很慢。
二、冯．诺依曼计算机的优缺点冯．诺依曼计算机的体系结构具有以下优点：1.灵活性：冯．诺依曼计算机可以执行各种类型的应用程序，包括数据处理、文本处理、图像处理、音频处理等。
冯诺依曼计算机五大体系结构
冯诺依曼计算机五大体系结构
冯·诺依曼计算机是20世纪初计算机发展的重要一步，它向世界送去了计算机的希望。
冯·诺依曼开发了“五大体系结构”，即输入输出
（I/O）系统、存储程序、运算器、控制器和指令解释器。
本文将这五大体系结构详细介绍如下：
一、输入输出（I/O）系统
输入输出（I/O）系统主要用于将冯·诺依曼机器与外界设备连接，以便与外界设备的信息进行交换，进而支持冯·诺依曼机器的其他功能。
二、存储程序
存储程序是一种可存储信息的装置，用来储存、增改和读取存储在内存中的信息，它是冯·诺依曼计算机中最重要的一个系统。
三、运算器
运算器主要用于实现运算和处理逻辑指令，能够计算出由运算符号和其他数据组成的表达式的值。
四、控制器
控制器主要用于控制工作流程，包括确定指令的执行顺序，并将相应
的指令依次送入机器中。
五、指令解释器
指令解释器用来解释工作指令，它主要将含有字节的机器指令解码成具有较高级别的机器指令，以便机器识别并运行。
总之，冯·诺依曼计算机五大体系结构是计算机科学历史上一个重要的里程碑，它为计算机而形成的重要基础，它赋给我们自动解决问题的能力。
冯诺伊曼结构范文
冯诺伊曼结构范文冯诺伊曼结构是计算机体系结构的一种基本设计原则，被广泛应用于现代计算机的设计与实现。
它是由冯·诺伊曼于1945年提出的，是计算机硬件与软件设计的基础。
本文将从冯诺伊曼结构的定义、原理和发展历程等方面进行详细介绍。
冯诺伊曼结构是指一种将程序和数据都存储在同一块存储器中的计算机结构。
它由五个主要部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
其中，运算器负责执行算术和逻辑运算；控制器负责指挥运算器和存储器的操作；存储器用于存储程序和数据；输入设备用于将外部数据输入计算机；输出设备用于将计算结果输出。
冯诺伊曼结构的核心思想是将程序和数据存储在同一块存储器中，并通过控制器来指挥运算器和存储器之间的数据传输。
这种结构的优点在于，可以灵活地将程序和数据存储在存储器中，并且可以通过修改存储器中的内容来修改程序，从而实现各种不同的计算任务。
此外，这种结构还可以提高计算机的效率和可编程性，使得计算机可以按照一定的顺序执行指令。
冯诺伊曼结构的设计原则主要包括指令和数据的存储器统一、存储程序模型、顺序执行原则和指令流水线等。
其中，指令和数据的存储器统一是指将指令和数据都存储在同一块存储器中，以提高计算机的效率；存储程序模型是指程序也是以一种特殊的数据形式存储在存储器中；顺序执行原则是指计算机按照指令的严格顺序执行，从而实现计算任务；指令流水线是指将指令执行过程分为多个阶段并行执行，以提高计算机的运行效率。
冯诺伊曼结构的发展历程经历了多个阶段。
最初，计算机是采用电子管作为逻辑元件，存储器使用磁鼓和继电器等机械装置。
随着半导体技术的发展，计算机使用集成电路进行逻辑运算，并采用高速存储器代替传统的机械存储器。
在此基础上，引入了多级存储器、高速缓存、流水线和超标量技术等，进一步提高计算机的性能。
总的来说，冯诺伊曼结构是计算机体系结构的基本设计原则，它将程序和数据存储在同一块存储器中，并通过控制器来指挥运算器和存储器的操作。
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冯·诺依曼体系结构发展综述摘要：本文介绍了冯·诺依曼体系结构的诞生和发展，探讨了制约现代计算机进一步发展的主要因素。
指出基础硬件IC生产技术的极限和冯·诺依曼体系结构的缺陷将成为计算机发展的两大瓶颈。
调查了现在为了突破冯·诺依曼体系瓶颈各国科学家做出的努力，总结了现在正在研究发展中的几种非冯·诺依曼体系结构计算机。
关键词：冯·诺依曼体系结构；计算机；局限；发展1冯·诺依曼体系的诞生和发展1.1冯·诺依曼体系结构概述众所周知，第一台计算机是诞生于1946年的ENIAC。
作为第一台计算机的研制者，数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。
该体系结构在创立70年后的今天仍然指导着计算机的制造，冯·诺依曼由此被称为“计算机之父”。
对冯体系结构的传承与突破也记载着计算机的发展进程。
[1]1.2冯·诺依曼提下的发展动向作为经久不哀的经典理论，冯·诺依曼系结构的优点是逻辑清晰、结构简单、实现成本低，缺点是存储的指令和数据共享一条总线，信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，串行执行指令的方式影响了指令的执行速度。
基于该理论的特点，对冯·诺依曼体系结构的三原则的演变角度分析计算机的发展动向。
[2]1.2.1二进制逻辑的演变计算机诞生前，人类对计算机的逻辑并无清晰的概念，计算机采用什么进制一度成为科学家争论的焦点。
基于人类的习惯，计算机采用十进制似乎更符合人类规范，能更好地为人类服务。
但是，冯·诺依曼以电子设备存在二种稳态为依据提出了以二进制逻辑作为计算机逻辑基础，沿用至今。
取决进制使用的关键在于基本稳态数量，人类普遍有十根手指，十种基本稳态造成了人类使用十进制这一现象。
计算机的制造元器件如二极管等，普遍具有通断、高电平低电平、充放电等二种稳态，故而计算机内采用二进制。
目前，科学家研究的新型计算机如生物计算机、量子计算机等，其制造元件使用生物分子和量子等，具备的基本稳态数量很多，其内部采用的进制也必然不同。
在生物、量子等前沿科技的推动下，未来将很有可能制造出采用十进制的计算机。
1.2.2存储程序的演变为避免将程序和指令共同存储在存储器中，并共用同一条总线，使得CUP和内存的信息流访问存取成为系统的瓶颈，人们设计了哈佛结构，原则是将程序和指令分别存储在不同的存储器中，分别访问。
如此设计克服了数据流传输瓶颈，提高了运算速度，但结构复杂，对外围设备的连接与处理要求高，不适合外围存储器的扩展，实现成本高，所以哈佛结构未能得到大范围的应用。
但是作为冯式存储程序的改良手段，哈佛结构在CUP内的高速缓存Cache中得到了应用。
通过设置指令缓存和数据缓存，指令和数据分开读取，提高了数据交换速度，极大克服了计算机的数据瓶颈。
通过增加处理器数量，中央处理单元从最初的单核向双核、四核的方向发展，在冯氏计算机的简单结构下，增加处理器数量，也极大提高了计算机的运算性能。
存储程序的方式使得计算机擅长数值处理而限制了其在非数值处理方面的发展。
近期由谷歌公司开发的阿精狗人工智能软件，利用价值网络算法和策略网络算法，战胜了人类围棋高手，使计算机模拟人类智能达到新的高峰。
冯式储存结构以其结构简单、成本低廉的优势获得了广泛认可，配合不断进步的新算法.计算机在人工智能方面取得了很大进步。
1.2.3计算机组成部分的演变随着科技的飞速发展，超大规模集成电路得到极大发展，纳米级芯片已获得应用，运算级别已从最初的5千赫兹演变为今天的3G赫兹，运算速度提升了60万倍。
运算器和控制器被集成在一个指甲盖大小的芯片中，被称为CPU(中央处理单元)。
在计算机推动人类社会发展的过程中，人类已意识到计算机提供的运算能力给人类社会生活带来的变化和重要作用，因其强大的运算能力成为人类社会不可或缺的一个因素，运算能力将和水、电一样成为每个人的生活必需，零散的个人计算机提供的运算和存储能力已不能满足大众的需求。
在这种背景下，云计算模式的概念应运而生。
所谓云计算模式，是指集中建设的运算和存储设备，在虚拟化技术的支持下，将池化的运算资源和存储资源通过网络即时分配给用户的运算模式。
用户不必建设强大的运算器和存储器，即可获得强大的运算能力和存储能力。
输入输出设备(I/O设备)的演变也向着人性化的方向发展。
人机交互的渠道进一步丰富，语音识别、人像及图像识别等技术获得了长足发展，无人驾驶汽车已获得应用，虚拟现实技术将人机交互的界面带人到模拟的全现实环境中。
[3]2冯·诺依曼体系的局限性2.1集成电路生产技术制约存储器的性能，存储器的性能制约系统的性能传统冯·诺依曼计算机体系结构的存储程序方式造成了系统对存储器的依赖，CPU访问存储器的速度制约了系统运行的速度。
集成电路IC芯片的技术水平决定了存储器及其他硬件的性能。
为了提高硬件的性能，以英特尔公司为代表的芯片制造企业在集成电路生产方面做出了极大的努力，且获得了巨大的技术成果。
现在每隔18个月IC的集成度翻一倍，性能也提升一倍，产品价格降低一半，这就是所谓的“摩尔定律”。
这个规律己经持续了40多年，估计还将延续若干年。
然而，电子产品面临的二个基本限制是客观存在的:光的速度和材料的原子特性。
首先，信息传播的速度最终将取决于电子流动的速度，电子信号在元件和导线里流动会产生时间延迟，频率过高会造成信号畸变，所以元件的速度不可能无限的提高直至达到光速。
第二，计算机的电子信号存储在以硅晶体材料为代表晶体管上，集成度的提高在于晶体管变小，但是晶体管不可能小于一个硅原子的体积。
随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限，摩尔定律原导出的规律将不再适用。
可以确定2030年以前硅材料为代表的IC技术到达发展极限.因此.计算机基础硬件的发展届时将受到严重制约.需要从基础物理、材料科学及生产技术多方面来重新思考计算机的硬件构成，更需要从体系结构方面有所创新。
[4]2.2对冯·诺依曼计算机体系结构缺陷的分析1)作为冯·诺依曼式计算机最杰出的特点并促使其迅速发展的程序，目前也变成一个有待改善的问题。
因为在计算机中指令执行的顺序由程序决定，所以程序设计必须仔细地确定课题的处理顺序。
对于复杂的课题，程序设计、编码、查错等也变得更为复杂。
这些情况引起了所谓的“冯·诺依曼式计算机软件危机”。
2)硬件资源未能充分利用，尤其是高速处理机更是如此。
例如一个由512台处理机构成的多处理机系统，其硬件空闲时间高达15%以上。
3)面向数值计算的传统机器的体系结构，不适宜非数值信息(文件、图形、图象、程序等)的处理。
因而遇到非数值操作，例如排序、检索、更新、插入、删除、演绎、匹配等，只能通过执行相应的程序来实现，故效率较低。
4)冯·诺依曼式计算机控制结构的顺序性，不能实现真正的并行处理。
在传统机器中，并行的概念受到限制。
所谓的并行处理主要体现在一个处理机中不同进程的切换，或由程序员将程序分解成并行的指令流或数据流，由各个处理机执行。
5)传统计算机难以处理自然语言。
目前作为用户与计算机接口界面软件的程序设计语言，和人们习惯使用的自然语言之间还有相当距离，这对改善人机联系和计算机的广泛应用带来困难。
6)冯·诺依曼式计算机具有的简单的逻辑运算或逻辑判断功能，远不能适应复杂的问题求解与推理的要求。
说明这种体系结构本身不具备归纳、演绎的推理功能。
针对上述问题，许多科技工作者都在探索一条摆脱传统机体系结构束缚的新途径，投入到“非冯·诺依曼式计算机”研制的洪流中。
[5]3非冯·诺依曼体系的展望3.1非冯.诺依曼体系计算机研究的主要线路近几年来人们努力谋求突破传统冯·诺依曼体制的局限，各类非诺依曼化计算机的研究如雨后春笋蓬勃发展，主要表现在以下四个方面:1)对传统冯·诺依曼机进行改良，如传统体系计算机只有一个处理部件是串行执行的，改成多处理部件形成流水处理，依靠时间上的重叠提高处理效率。
2)由多个处理器构成系统，形成多指令流多数据流支持并行算法结构。
这方面的研究目前己经取得一些成功。
3)否定冯·诺依曼机的控制流驱动方式。
设计数据流驱动工作方式的数据流计算机，只要数据己经准备好，有关的指令就可并行地执行。
这是真正非诺依曼化的计算机，这样的研究还在进行中，己获得阶段性的成果，如神经计算机。
4)彻底跳出电子的范畴，以其它物质作为信息载体和执行部件，如光子、生物分子、量子等。
众多科学家正为进行这些前瞻性的研究3.2具有代表性的非冯·诺依曼体系计算机研究方向3.2.1光子计算机光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。
欧洲科学家研制成功第一台光子计算机，其运行速度比普通的电子计算机快1000倍。
电子计算机是由电子来存储传递和处理信息，光子计算机利用激光来传送信号，靠激光束进入反射镜和透镜组成的阵列进行运算处理，它可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理，这远胜通过电子“0","1”状态变化进行的运算。
光子计算机在图像处理、目标识别和人工智能等方面发展的潜力巨大。
3.2.2量子计算机量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
半导体靠控制集成电路来记录和运算信息，量子电脑则希望控制原子或小分子的状态，记录和运算信息。
使用量子门替代晶体管逻辑门的功能。
1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔((Peter Shore)证明量子计算机能完成对数运算，而且速度远胜传统计算机。
这是因为量子不像半导体只能记录0与1，可以同时表示多种状态。
如果把半导体计算机比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同状况，因此，一个40位元的量子计算机，就能解开1024位元的电子计算机花上数十年解决的问题。
3.2.3神经计算机神经计算机是模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。
神经网络有自适应、自学习、自组织和容错自修复功能。
神经计算机与电子计算机最大的不同是:电子计算机的存储部件和处理部件是两个不同的部分，而模仿大脑神经记忆的信息存放在神经元上.神经元又是处理信息的基本单元。
所以二者是不可分的。
目前，美国科学家研究出左脑和右脑两个神经块连接而成的神经电子计算机。
右脑为经验功能部分，有1万多个神经元，适于图像识别;左脑为识别功能部分，含有100万个神经元，用于存储单词和语法规则。