《教學(xué)課件第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概論》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《教學(xué)課件第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概論（23頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概論目錄 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬取舍、性能評測及定量設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類 什么是計(jì)算機(jī)？ 計(jì)算機(jī)是一種不需要人的直觀干預(yù)而能自動(dòng)完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算的工具。 說明： 隨著技術(shù)的發(fā)展，概念有所變化。 PDA、機(jī)頂盒、商務(wù)通、MP3，智能手機(jī)等 計(jì)算機(jī)是工具。Tools計(jì)算機(jī)的功能 科學(xué)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理（信息處理） 過程控制 人工智能計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu) 機(jī)器：能存儲(chǔ)和執(zhí)行相應(yīng)
2、語言程序的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行體。 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)層次，具有不同作用。計(jì)算機(jī)的層次觀點(diǎn)結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外圍設(shè)備計(jì)算機(jī)通信線路中央處理器主存儲(chǔ)器I/O系統(tǒng)互連控制器算邏單元寄存器控制器順序邏輯控制器的寄存器和譯碼器控制存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次特性是研究計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)從觀察者看到的虛擬計(jì)算機(jī)廣義語言編譯解釋器作用對象虛擬計(jì)算機(jī)控制信息狀態(tài)信息觀察者計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)對話中所采用的語言結(jié)構(gòu)和語義劃分。 機(jī)器-語言 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)分
3、為六級。微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1具有L1機(jī)器語言（機(jī)器指令系統(tǒng)）第1級實(shí)際機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行由微指令程序解釋機(jī)器指令微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1具有L1機(jī)器語言（機(jī)器指令系統(tǒng)）操作系統(tǒng)機(jī)器M2具有L2機(jī)器語言（作業(yè)控制語言等）第1級實(shí)際機(jī)器第2級虛擬機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行由微指令程序解釋機(jī)器指令一般用機(jī)器語言程序解釋作業(yè)控制語句微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1具有L1機(jī)器語言（機(jī)器指令
4、系統(tǒng)）操作系統(tǒng)機(jī)器M2具有L2機(jī)器語言（作業(yè)控制語言等）匯編語言機(jī)器M3具有L3機(jī)器語言（匯編語言）第1級實(shí)際機(jī)器第2級虛擬機(jī)器第3級虛擬機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行由微指令程序解釋機(jī)器指令一般用機(jī)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(jī)器語言程序微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1具有L1機(jī)器語言（機(jī)器指令系統(tǒng)）操作系統(tǒng)機(jī)器M2具有L2機(jī)器語言（作業(yè)控制語言等）匯編語言機(jī)器M3具有L3機(jī)器語言（匯編語言）高級語言機(jī)器M4具有L4機(jī)器語言（高級語言）第1級實(shí)際機(jī)器第2級虛擬機(jī)器第3級虛擬機(jī)器第4級虛擬機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行由微指令程序解釋機(jī)器指令
5、一般用機(jī)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(jī)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(jī)器語言程序）微程序機(jī)器M0具有L0機(jī)器語言（微指令系統(tǒng)）第0級實(shí)際機(jī)器傳統(tǒng)機(jī)器M1具有L1機(jī)器語言（機(jī)器指令系統(tǒng)）操作系統(tǒng)機(jī)器M2具有L2機(jī)器語言（作業(yè)控制語言等）匯編語言機(jī)器M3具有L3機(jī)器語言（匯編語言）高級語言機(jī)器M4具有L4機(jī)器語言（高級語言）應(yīng)用語言機(jī)器M0具有L5機(jī)器語言（應(yīng)用語言）第1級實(shí)際機(jī)器第2級虛擬機(jī)器第3級虛擬機(jī)器第4級虛擬機(jī)器第5級虛擬機(jī)器微指令由硬件直接執(zhí)行由微指令程序解釋機(jī)器指令一般用機(jī)器語言程序解釋作業(yè)控制語句匯編語言程序經(jīng)匯
6、編程序翻譯成機(jī)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(jī)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(jī)器-語言） M5：應(yīng)用語言機(jī)器-應(yīng)用語言 M4：高級語言機(jī)器-高級語言 M3：匯編語言機(jī)器-匯編語言 M2：操作系統(tǒng)機(jī)器-作業(yè)控制語言 M1：傳統(tǒng)機(jī)器-機(jī)器指令系統(tǒng) M0：微程序機(jī)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計(jì)算機(jī)系統(tǒng)人應(yīng)用語言級為人民服務(wù)級高級語言級讀書、學(xué)習(xí)級匯編語言級語言、思維級操作系統(tǒng)極生理功能級傳統(tǒng)機(jī)器級人體器官級微程序機(jī)器級細(xì)胞組織級電子線路級分子級從設(shè)計(jì)人員看到的層次應(yīng)用語言級應(yīng)
7、用語言級高級語言級高級語言級匯編語言級匯編語言級操作系統(tǒng)級操作系統(tǒng)級傳統(tǒng)機(jī)器級傳統(tǒng)機(jī)器級微程序機(jī)器級微程序機(jī)器級電子線路電子線路L5虛擬機(jī)虛擬機(jī)L4虛擬機(jī)虛擬機(jī)L3虛擬機(jī)虛擬機(jī)L2虛擬機(jī)虛擬機(jī)翻譯（應(yīng)用程序包）翻譯（應(yīng)用程序包）翻譯（編譯程序）翻譯（編譯程序）翻譯（匯編程序）翻譯（匯編程序）軟硬件交界面軟硬件交界面物理機(jī)器物理機(jī)器解釋解釋硬件直接執(zhí)行硬件直接執(zhí)行硬件硬件固件固件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件虛擬機(jī)器虛擬機(jī)器實(shí)際機(jī)器實(shí)際機(jī)器應(yīng)用應(yīng)用軟件軟件部分解釋部分解釋編譯與解釋 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
8、體行為，可以優(yōu)化，效率高，與平臺(tái)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(tái)無關(guān)。 如：Basic、Shell、Perl等 編譯+解釋 如：Java，編譯 Bytecode 解釋執(zhí)行幾點(diǎn)說明 M0用硬件，M1用固件，其它用軟件。 固件（Firmware）：指存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)ROM和其它集成電路中的系統(tǒng)軟件，固件不能隨意改變。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為一個(gè)整體，包括軟、硬件，之間無固定界面。 幾點(diǎn)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(jī)器（Virtual Machine）：用軟件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。 例如：Java虛擬機(jī)。 分層的學(xué)科 M0M1：計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu) M2M3：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(diǎn) 有利于人們正確理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作，明確軟硬件和固件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地位和作用 理解各種語言的實(shí)質(zhì)及其實(shí)現(xiàn) 有利于探索虛擬機(jī)器新的實(shí)現(xiàn)途徑，便于設(shè)計(jì)新的系統(tǒng) 有助于理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的含義，從而合理地進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)。
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