自考 计算机系统结构 复习资料大全 .doc

计算机系统结构是信息技术领域中的核心概念，涉及到计算机硬件和软件之间的交互方式。本文将深入探讨这一主题，并结合自考复习资料展开讨论。 计算机系统的多级层次结构分为M0至M5五个级别，其中M0是微程序（微指令）机器，由硬件实现；M1是传统机器指令机器，通过微程序（固件）实现；M2至M5则是操作系统、汇编语言、高级语言和应用语言机器，主要由软件实现。这一层次结构展示了从底层硬件到高层应用的抽象过程。 翻译和解释是不同机器级别之间实现交互的两种方法。翻译是指将高级语言程序转化为低级语言的等效程序，而解释则是逐条执行高级语言指令，模拟其功能。这两种技术使得高级语言可以在较低级别的机器上运行。 虚拟机器是软件实现的机器，如M2至M5，它们提供了一个抽象的执行环境，使程序员可以编写高级语言程序而不必关心底层硬件细节。实际机器，如M0和M1，是硬件或固件直接实现的，它们直接处理物理指令和数据。 透明性在计算机系统结构中指的是某些特性或过程对用户来说是不可见的，例如，用户通常不会关注指令如何在硬件级别被执行。计算机系统结构定义了从操作系统到硬件的接口，包括数据表示、寻址方式、指令系统等关键属性。它不涉及逻辑设计和器件设计等具体实现细节。 计算机系统结构设计的主要任务是软硬件功能分配，需要考虑性能、成本、灵活性和适应性。设计原则通常包括在现有硬件条件下寻求高性价比，以及在不影响软件编译和操作系统实现的前提下，为高级语言提供支持。 设计思路通常有三种：自顶向下，从应用需求出发，适合专用机；自底向上，从现有硬件开始，可能导致软硬件脱节；中间开始，从传统机器和操作系统机器级的交界面入手，这是目前主流的做法。 软件的可移植性是软件工程的关键，允许软件在不同平台间迁移。实现可移植性的方式包括使用统一的高级语言、采用系列机实现软件兼容，以及通过模拟和写真技术。模拟是使用宿主机上的机器语言解释运行目标机的程序，宿主机模仿目标机的行为，以实现软件在不同机器间的运行。 总结起来，计算机系统结构是软硬件之间的桥梁，决定了计算机如何理解和执行指令，而计算机组成和实现则关注如何通过逻辑和物理组件来实现这些结构。理解和掌握这些知识点对于计算机科学的学习至关重要。