计算机组成.简介和基本概念

• 没错碌碌无为的大学生又开始苦逼的上无聊的课了。
• 不过我还是觉得计算机的组成、体系是一件很有趣的东西，也有一些东西感觉比较有意思。大概就是死读书人的乐趣了吧。

冯诺依曼计算机模型

• 五大部件
  
  • 存储器Memory：数据存储
  • 控制单元CU：操作判断与控制
  • 算术逻辑单元ALU：数据处理
  • 输入单元：数据输入
  • 输出单元：数据输出
• 概念
  
  • 存储器：线性编址的存储单元
  • 指令：操作码+操作数
• 特点
  
  • 以运算器为中心
  • 存储程序原理。
  • 控制流由CU在指令流下产生。一条指令经过CU翻译后发送给各个部件控制信号以实现该条指令的功能。
  • 数据均采用二进制表示。

• 但是这个模型是以ALU为中心，而很多操作实际上不需要进行运算，所以后来对这个模型进行了一点改进。现在的计算机大多是基于改进后的模型。

计算机的组成结构

• PU：处理器。平常又叫CPU即中央（Central）处理器，包括以下：
  
  • ALU：运算单元
  • CU：控制单元
  • 寄存器组：数据、地址、标志
  • MAR和MBR：访存地址寄存器和数据交换寄存器（都是PU与主存之间）
• Memory：主存
• 输入和输出。

计算机的层次结构

• 每个层次结构有三个要素：语言、执行机制和程序
• 第1级：微程序机器级
  
  • 微指令集
  • 用微程序描述机器指令集（第二级）中每一条指令的功能
  • 微程序一般由硬件解释实现
• 第2级：传统机器级
  
  • 本台机器的机器指令集
  • 用指令集写的程序可以由微程序解释
  • 这一级也可以没有比如RISC
• 第3级：操作系统虚拟机
  
  • OS负责1）直接管理软硬件资源2）对传统机器级（第2级）的引申
  • 提供第2级没有的操作和数据结构，如文件结构、文件管理、存储体系、多道程序……
  • 和第2级一起以整体形似提供给更高层次，如系统功能调用和系统参数
• 第4级：汇编语言虚拟机
  
  • 汇编语言一般翻译成第2级（机器指令）和第3级（操作系统）
• 第5级：高级语言虚拟机
  
  • 常见的C、C++等等在这里
  • 一般翻译成第4级或第3级
• 第6级：应用语言虚拟机
  
  • 为使计算机满足某种专门用途而专门设计的、面向各种应用问题的应用语言
  • Lisp、SQL、Perl、Python……
  • “人工智能”、“教育”、“行政管理”、“网络应用开发”等等
  • 一般由应用程序包翻译到第5级上，也有翻译到更低层级上的。