(计算机组成原理)第一章计算机系统概述-第三节：计算机层次结构

Posted 2021-08-08 快乐江湖

文章目录

• 一：计算机系统的多级层次结构
• 二：计算机软件的分类
• • （1）系统软件
  • （2）应用程序
• 三：三个级别的语言
• • （1）编译程序、解释程序和汇编程序的区别
  • （2）三个级别的语言
• 四：计算机体系结构和计算机组成原理

一：计算机系统的多级层次结构

现代计算机是一个硬件与软件组成的综合体

• 第一级是微程序机器层，这是一个实在的硬件层，它由机器硬件直接执行微指令
• 第二级是传统机器语言层，它是一个实际的机器层，由微程序解释机器指令系统
• 第三级是操作系统层，它由操作系统实现。操作系统程序是由机器指令和广义指令组成的，这些广义指令是为了扩展机器功能而设置的，是由操作系统定义和解释的软件指令，所以这一层也称为混合层
• 第四级是汇编语言层，他为用户提供一种符号化的语言，借此可编写汇编语言源程序
• 第五级是高级语言层，它是面向用户的，是为方便用户编写应用程序而设置的

其实在高级语言层之上，还可以有应用层，它由解决实际问题的程序组成，比如word，chrome等等。

对于某层的使用者来说，它只关心该层即可，而无需关心下一层的实现

• 需要注意的是在许多情况下，计算机的某些功能既可以由硬件实现，也可以由软件来实现，因此硬件和软件没有严格的界限

二：计算机软件的分类

软件是人们事先编制的具有各类特殊功能的程序，他们通常存放在计算机的主存或外存中，按其功能可以分为以下两类

（1）系统软件

系统软件是一组保证计算机系统高效，正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。系统软件主要有操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、语言处理程序，分布式软件系统、网络软件系统、标准库程序、服务型程序等。

（2）应用程序

应用软件是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序、如各种科学计算类程序，工程设计类程序，数据统计与处理程序。

三：三个级别的语言

（1）编译程序、解释程序和汇编程序的区别

注意：汇编程序是由汇编语言编写而成的程序，与编译型程序和解释型程序完全不是一个概念

• 解释程序：它将源语言书写的源程序作为输入，解释一句就提交给计算机执行一句，并不形成目标程序
• 编译程序：把高级语言源程序作为输入，进行翻译转换，产生出的机器语言作为目标程序，然后让计算机去执行这个目标程序，得到计算结果。

对于编译程序来说，它产生目标代码的执行速度要比解释程序的执行速度快，比如循环，解释程序需要不停的重复解释，而编译程序只需要一次即可。

（2）三个级别的语言

• 机器语言：用二进制“0”和“1”描述不同指令，编程人员需要记忆每一条指令的二进制编码。其优点就是计算机可以直接识别并执行
• 汇编语言：其实质和机器语言是相同的，都是直接对硬件操作，只不过指令采用了英文缩写的标识符，更容易识别和记忆。汇编语言的程序必须经过一个称为汇编程序的系统软件的翻译，将其转化为机器语言，才能在计算机的硬件系统上运行
• 高级语言：需要经过编译程序编译成汇编语言程序，然后经过汇编操作得到机器语言程序。其优点在于方便编程人员写出解决问题的方案和解题过程。

四：计算机体系结构和计算机组成原理

• 计算机体系结构：研究的是机器语言程序所见的计算机系统的属性概念性的结构与功能特性（指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理）。也就是说是如何设计硬件与软件之间的接口，举例：无乘法指令
• 计算机组成原理：研究的是计算机体系结构体现出来的属性，对于程序员来说是“透明的”。也就是说是如何使用硬件实现所定义的接口，举例：如何实现乘法指令