第一章計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概論,,目錄,計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的軟硬取舍、性能評測及定量設(shè)計原理軟件、應(yīng)用、器件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展和計算機系統(tǒng)的分類,什么是計算機？,計算機是一種不需要人的直觀干預(yù)而能自動完成各種算術(shù)和邏輯運算的工具。說明：隨著技術(shù)的發(fā)展，概念有所變化。PDA、機頂盒、商務(wù)通、MP3，智能手機等計算機是工具。Tools,計算機的功能,科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理(信息處理)過程控制人工智能,計算機的主要特性,快速性通用性：任務(wù)-〉算術(shù)邏輯操作-〉指令準(zhǔn)確性：數(shù)字化邏輯性,1計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu),機器：能存儲和執(zhí)行相應(yīng)語言程序的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行體。計算機語言：是用以描述控制流程的、有一定規(guī)則的字符集合。語言不是專屬軟件范疇，可以分屬于計算機系統(tǒng)的各個層次，具有不同作用。,計算機的層次觀點——結(jié)構(gòu)觀點,計算機系統(tǒng)的層次特性是研究計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),從觀察者看到的虛擬計算機,計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu),多級層次結(jié)構(gòu)：是從使用語言的角度，基于程序員與計算機系統(tǒng)對話中所采用的語言結(jié)構(gòu)和語義劃分。機器----語言現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)分為六級。,微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,微指令由硬件直接執(zhí)行,微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,傳統(tǒng)機器M1具有L1機器語言(機器指令系統(tǒng)),第1級實際機器,,微指令由硬件直接執(zhí)行,由微指令程序解釋機器指令,微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,傳統(tǒng)機器M1具有L1機器語言(機器指令系統(tǒng)),操作系統(tǒng)機器M2具有L2機器語言(作業(yè)控制語言等),第1級實際機器,第2級虛擬機器,,,微指令由硬件直接執(zhí)行,由微指令程序解釋機器指令,一般用機器語言程序解釋作業(yè)控制語句,微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,傳統(tǒng)機器M1具有L1機器語言(機器指令系統(tǒng)),操作系統(tǒng)機器M2具有L2機器語言(作業(yè)控制語言等),匯編語言機器M3具有L3機器語言(匯編語言),第1級實際機器,第2級虛擬機器,第3級虛擬機器,,,,微指令由硬件直接執(zhí)行,由微指令程序解釋機器指令,一般用機器語言程序解釋作業(yè)控制語句,匯編語言程序經(jīng)匯編程序翻譯成機器語言程序,微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,傳統(tǒng)機器M1具有L1機器語言(機器指令系統(tǒng)),操作系統(tǒng)機器M2具有L2機器語言(作業(yè)控制語言等),匯編語言機器M3具有L3機器語言(匯編語言),高級語言機器M4具有L4機器語言(高級語言),第1級實際機器,第2級虛擬機器,第3級虛擬機器,第4級虛擬機器,,,,,微指令由硬件直接執(zhí)行,由微指令程序解釋機器指令,一般用機器語言程序解釋作業(yè)控制語句,匯編語言程序經(jīng)匯編程序翻譯成機器語言程序,高級語言程序經(jīng)編譯程序翻譯成匯編語言(或是某種中間語言程序，或是機器語言程序),微程序機器M0具有L0機器語言(微指令系統(tǒng)),第0級實際機器,傳統(tǒng)機器M1具有L1機器語言(機器指令系統(tǒng)),操作系統(tǒng)機器M2具有L2機器語言(作業(yè)控制語言等),匯編語言機器M3具有L3機器語言(匯編語言),高級語言機器M4具有L4機器語言(高級語言),應(yīng)用語言機器M0具有L5機器語言(應(yīng)用語言),第1級實際機器,第2級虛擬機器,第3級虛擬機器,第4級虛擬機器,第5級虛擬機器,,,,,,微指令由硬件直接執(zhí)行,由微指令程序解釋機器指令,一般用機器語言程序解釋作業(yè)控制語句,匯編語言程序經(jīng)匯編程序翻譯成機器語言程序,高級語言程序經(jīng)編譯程序翻譯成匯編語言(或是某種中間語言程序，或是機器語言程序),應(yīng)用語言程序經(jīng)應(yīng)用程序包翻譯成高級語言程序,多級層次結(jié)構(gòu)(機器---語言),M5：應(yīng)用語言機器--------應(yīng)用語言M4：高級語言機器--------高級語言M3：匯編語言機器--------匯編語言M2：操作系統(tǒng)機器-------作業(yè)控制語言M1：傳統(tǒng)機器-------------機器指令系統(tǒng)M0：微程序機器----------微指令系統(tǒng),人與多級層次結(jié)構(gòu)的比較這種聯(lián)系很不科學(xué)，只是讓大家輕松一下,從設(shè)計人員看到的層次,編譯與解釋,編譯：全部N+1級指令--?N級指令翻譯,compile解釋：一條N+1級指令--?一串N級指令translation編譯為整體行為，可以優(yōu)化，效率高，與平臺有關(guān)。如C、C++、Fortran等解釋為局部行為，不優(yōu)化，效率低，與平臺無關(guān)。如：Basic、Shell、Perl等編譯+解釋如：Java，編譯?Bytecode?解釋執(zhí)行,幾點說明,M0用硬件，M1用固件，其它用軟件。固件(Firmware)：指存儲在計算機ROM和其它集成電路中的系統(tǒng)軟件，固件不能隨意改變。計算機系統(tǒng)作為一個整體，包括軟、硬件，之間無固定界面。,幾點說明(續(xù)),低層語言功能簡單，而高層語言功能復(fù)雜。虛擬機器(VirtualMachine)：用軟件為主實現(xiàn)的機器。例如：Java虛擬機。分層的學(xué)科M0~M1：計算機組織與結(jié)構(gòu)M2~M3：系統(tǒng)軟件M4：應(yīng)用程序M5：系統(tǒng)總體分析,分層的優(yōu)點,有利于人們正確理解計算機系統(tǒng)的工作，明確軟硬件和固件在計算機系統(tǒng)的地位和作用理解各種語言的實質(zhì)及其實現(xiàn)有利于探索虛擬機器新的實現(xiàn)途徑，便于設(shè)計新的系統(tǒng)有助于理解計算機體系結(jié)構(gòu)的含義，從而合理地進行計算機系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計。,

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總結(jié)

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