第1章计算机系统结构的基本概念 1.1计算机系统的多级层次结构 1.2计算机系统结构、组成与实现 1.3软件取舍与计算机系统的设计思路 1.4软件、应用、器件对系统结构的影响 1.5系统结构中的并行性及系统的分类
第1章 计算机系统结构的基本概念 1.1 计算机系统的多级层次结构 1.2 计算机系统结构、组成与实现 1.3 软件取舍与计算机系统的设计思路 1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响 1.5 系统结构中的并行性及系统的分类
本章重点: 计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三 者之间的定义及所包含的内容;有关透明性的判 断;软件和硬件的功能分配原则;软件可移植性 的途径、方法、使用场合、存在问题和对策;有 关并行性的概念;系统结构中开发并行性的途径 和类型等。 本章难点 透明性的判断与分析
•本章重点： 计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三 者之间的定义及所包含的内容；有关透明性的判 断；软件和硬件的功能分配原则；软件可移植性 的途径、方法、使用场合、存在问题和对策；有 关并行性的概念；系统结构中开发并行性的途径 和类型等。 •本章难点: 透明性的判断与分析
11计算机系统的多级层次结构 1六个层次结构 现代通用的计算机系统是由紧密相关的用硬 件和软件组成的。从应用的语言角度,可以将系 统看成是按功能划分的多个机器级组成的以下六 个层次结构:
1.1 计算机系统的多级层次结构 1.六个层次结构 现代通用的计算机系统是由紧密相关的用硬 件和软件组成的。从应用的语言角度，可以将系 统看成是按功能划分的多个机器级组成的以下六 个层次结构：
WM5应用语言机器M5面向应用环境,通过相应程序包 翻译成高级语言,逐层向下实现 WM4高级语言机器M4经编译程序翻译成汇编语言或中 语言或机器语言,再向下执行 M3汇编语言机器M3经汇编程序翻译成机器语言,然 后在RM上实现 VM2操作系统机器M2主要用0编写,但最终还要由机器 语言解释作业控制语句执行 RM传统机器M用微指令程序(固件)解释机器 指令来实现 RMO|微程序机器Mo一微指令直接由硬件执行 图1.计算机系统的多级层次结构
VM5 应用语言机器M5 面向应用环境，通过相应程序包 翻译成高级语言，逐层向下实现 VM4 高级语言机器M4 经编译程序翻译成汇编语言或中 间语言或机器语言，再向下执行 VM3 汇编语言机器M3 经汇编程序翻译成机器语言，然 后在RM上实现 VM2 操作系统机器M2 主要用C编写，但最终还要由机器 语言解释作业控制语句执行 RM1 传统机器M1 用微指令程序（固件）解释机器 指令来实现 RM0 微程序机器M0 微指令直接由硬件执行 图1.1 计算机系统的多级层次结构
机器:并非是指真正的一台有鼠标、键盘、显 示器等的机器实体,而是指能够存贮和执行相应 语言程序的算法和数据结构的集合体,是同时存 在于计算机内的。 这样,对于会使用某一级高级语言编程的程 序员来说,只要他熟悉和遵守该级语言的规定, 所编写的程序总能在这一机器上运行,得到结果, 而不用管这个机器级是如何实现的。就好像该程 序员有了可以直接使用这种语言作为机器语言的 机器一样。实际上,只有二进制机器指令即传统 所说的机器语言才与硬件直接对应,方可以被硬 件直接识别和执行
机器：并非是指真正的一台有鼠标、键盘、显 示器等的机器实体，而是指能够存贮和执行相应 语言程序的算法和数据结构的集合体，是同时存 在于计算机内的。 这样，对于会使用某一级高级语言编程的程 序员来说，只要他熟悉和遵守该级语言的规定， 所编写的程序总能在这一机器上运行，得到结果， 而不用管这个机器级是如何实现的。就好像该程 序员有了可以直接使用这种语言作为机器语言的 机器一样。实际上，只有二进制机器指令即传统 所说的机器语言才与硬件直接对应，方可以被硬 件直接识别和执行
翻译:是先用转换程序将高一级机器级上的程 序整个地变成低一级机器级上可运行的等效程序, 然后再在低一级机器级上去实现的技术。 解释:是在低一级机器级上用它的一串语句或 指令来仿真高一级机器级上的一条语句或指令的 功能,通过高一级机器语言程序中的每条语句或 指令逐条解释来实现的技术。 各机器级的实现主要就是靠翻译或解释,或者 是两者的结合
翻译：是先用转换程序将高一级机器级上的程 序整个地变成低一级机器级上可运行的等效程序， 然后再在低一级机器级上去实现的技术。 解释：是在低一级机器级上用它的一串语句或 指令来仿真高一级机器级上的一条语句或指令的 功能，通过高一级机器语言程序中的每条语句或 指令逐条解释来实现的技术。 各机器级的实现主要就是靠翻译或解释，或者 是两者的结合
应用语言虚拟机器VM5是为了满足管理、人 工智能、图像处理、辅助设计等专门的应用来设 计的。使用面向某一种应用环境的的应用语L5 编写的程序一般是经过应用程序包翻译成高级语 言L4程序后,再逐级向下实现的。 高级语言机器级M4上的程序可以先用编译程 序整个的翻译成汇编语言L3程序或机器语言L程 序,再逐级或越级向下实现,也可以用汇编语言 L3程序、机器语言L1程序,甚至是微指令语言L0 程序解释实现
应用语言虚拟机器VM5是为了满足管理、人 工智能、图像处理、辅助设计等专门的应用来设 计的。使用面向某一种应用环境的的应用语L5 编写的程序一般是经过应用程序包翻译成高级语 言L4程序后，再逐级向下实现的。 高级语言机器级M4上的程序可以先用编译程 序整个的翻译成汇编语言L3程序或机器语言L1程 序，再逐级或越级向下实现，也可以用汇编语言 L3程序、机器语言L1程序，甚至是微指令语言L0 程序解释实现
对汇编语言L3源程序则先用汇编程序整个将 其变换成等效的二进制机器语言L1目标程序,再 在传统机器级M1上实现 操作系统程序虽然已发展成用高级语言(如 我们所熟悉的0语言)编写,但最终还要用机器 语言程序或微指令程序来解释。它提供了传统机 器级M所没有,但为汇编语言和高级语言使用 和实现所用的基本操作、命令和数据结构。如文 件管理、存贮管理、进程管理、多道程序共行、 多重处理等。因此,操作系统机器级M放在传 统机器机M和汇编语言机器级M3之间是适宜的
对汇编语言L3源程序则先用汇编程序整个将 其变换成等效的二进制机器语言L1目标程序，再 在传统机器级M1上实现。 操作系统程序虽然已发展成用高级语言（如 我们所熟悉的C语言）编写，但最终还要用机器 语言程序或微指令程序来解释。它提供了传统机 器级M1所没有，但为汇编语言和高级语言使用 和实现所用的基本操作、命令和数据结构。如文 件管理、存贮管理、进程管理、多道程序共行、 多重处理等。因此，操作系统机器级M2放在传 统机器机M1和汇编语言机器级M3之间是适宜的
传统机器级M1采用组合逻辑电路控制,其指 令可以直接用硬件来实现,也可以采用微程序控 制,用微指令L0程序来解释实现。微指令直接控 制硬件电路的动作
传统机器级M1采用组合逻辑电路控制，其指 令可以直接用硬件来实现，也可以采用微程序控 制，用微指令L0程序来解释实现。微指令直接控 制硬件电路的动作
2实现方式 就目前情况,M0用硬件实现,M1用微程序 (固件)实现,M到M5大多用软件实现。我们 称以软件为主实现机器为虚拟机器WM,以区别于 用硬件实现的实际机器RM。虚拟机器不一定全都 由软件实现,有些操作可以用固件或硬件现。 具体采用何种实现方式,要从整个计算机系 统的效率、速度、造价、资源状况等方面全面考 虑,对软件、硬件、固件取舍进行综合平衡
2.实现方式 就目前情况，M0用硬件实现，M1用微程序 （固件）实现，M2到M5大多用软件实现。我们 称以软件为主实现机器为虚拟机器VM,以区别于 用硬件实现的实际机器RM。虚拟机器不一定全都 由软件实现，有些操作可以用固件或硬件现。 具体采用何种实现方式，要从整个计算机系 统的效率、速度、造价、资源状况等方面全面考 虑，对软件、硬件、固件取舍进行综合平衡