计算机系统的层次结构?
操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件(或程序集合)。
从用户角度看,操作系统可以看成是对计算机硬件的扩充;从人机交互方式来看,操作系统是用户与机器的接口;从计算机的系统结构看,操作系统是一种层次、模块结构的程序集合,属于有序分层法,是无序模块的有序层次调用。
操作系统在设计方面体现了计算机技术和管理技术的结合。
操作系统在计算机系统中的地位: 操作系统是软件,而且是系统软件。
它在计算机系统中的作用,大致可以从两方面体会:对内,操作系统管理计算机系统的各种资源,扩充硬件的功能;对外,操作系统提供良好的人机界面,方便用户使用计算机。
它在整个计算机系统中具有承上启下的地位。
多媒体计算机系统的组成结构有哪些
计算机系统结构计算机系统结构主要研究计算机系统的基本工作原理,以及在硬件、软件界面划分的权衡策略,建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。
计算机系统结构指的是什么? 是一台计算机的外表? 还是是指一台计算机内部的一块块板卡安放结构? 都不是,那么它是什么? 计算机系统结构就是计算机的的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。
所谓外特性,就是计算机的概念性结构和功能特性。
用一个不恰当的比喻一,比如动物吧,它的"系统结构"是指什么呢? 它的概念性结构和功能特性,就相当于动物的器官组成及其功能特性,如鸡有胃,胃可以消化食物。
至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由什么组成就不是"系统结构"研究的问题了。
系统结构只管到这一层。
关于计算机系统的多层次结构,用"人"这种动物的不恰当的例子列表对比如下:(这种联系很不科学,只是大家轻松一下)。
计算机系统 人 应用语言级 为人民服务级 高级语言级 读书、学习级 汇编语言级 语言、思维级 操作系统级 生理功能级 传统机器级 人体器官级 微程序机器级 细胞组织级 电子线路级 分子级 传统机器级以上的所有机器都称为虚拟机,它们是由软件实现的机器。
软硬件的功能在逻辑上是等价的,即绝大多部分硬件的功能都可用软件来实现,反之亦然。
计算机系统结构的外特性,一般应包括以下几个方面(这也就是我们要分章学习的几个章节)把这几个方面弄清了,系统结构也就基本明确了: (1)指令系统 (2)数据表示 (3)作数的寻址方式 (4)寄存器的构成定义 (5)中断机构和例外条件 (6)存储体系和管理 (7)I/O结构 (8)机器工作状态定义和切换 (9)信息保护。
所以在以后的学习中常回头想想这是系统结构的哪一方面,这对把握全局有好处。
这里提一下计算机系统结构的内部特性,计算机系统结构的内特性就是将那些外特性加以"逻辑实现"的基本属性。
所谓"逻辑实现"就是在逻辑上如何实现这种功能,比如"上帝"给鸡设计了一个一定大小的胃,这个胃的功能是消化食物,这就是鸡系统的某一外特性,那怎么消化呢,就要通过鸡喙吃进食物和砂石,再通过胃的蠕动、依靠砂石的研磨来消化食物,这里的吃和蠕动等操作就是内特性。
还有一个就是计算机实现,也就是计算机组成的物理实现。
它主要着眼于器件技术和微组装技术。
拿上面的例子来说,这个胃由哪些组织组成几条肌肉和神经来促使它运动就是"鸡实现"。
据此我们可以分清计算机系统的外特性、内特性以及物理实现之间的关系。
在所有系统结构的特性中,指令系统的外特性是最关键的。
因此,计算机系统结构有时就简称为指令集系统结构。
我们这门课注重学习的是计算机的系统结构,传统的讲,就是处在硬件和软件之间介面的描述,也就是外特性。
这些不恰当的比喻只是帮助理解,不可强求对应,不然会有损科学的严密性。
计算机系统结构的分类 按"流"分类的方法,这是Flynn教授提出的按指令流和数据流的多倍性概念进行分类的方法。
共有四大类,即:(S-single 单一的 I-instruction 指令 M-multiple 多倍的 D-data 数据) SISD 单指令流单数据流,传统的单处理机属于SISD计算机。
SIMD 单指令流多数据流,并行处理机是SIMD计算机的典型代表。
我国的YH-I型是此类计算机型。
MISD 多指令流单数据流,实际上不存在,但也有学者认为存在。
MIMD 多指令流多数据流,包括了大多数多处理机及多计算机系统。
我国的YH-II型计算机是这种类型的计算机。
一般将标量流水机视为SISD类型,把向量流水机视为SIMD类型。
按"并行级"和"流水线"分类:这是在计算机系统中的三个子系统级别上按并行程度及流水线处理程度进行分类的方法。
-------------------------------------------------------------------------------- 二、计算机系统的设计准则 1.只加速使用频率高的部件 这是最重要也是最广泛采用的计算机设计准则。
因为加快处理频繁出现事件对系统的影响远比加速处理很少出现事件的影响要大。
2.阿姆达尔(Amdahl)定律 这个定律就是一个公式:即 应会运用此公式做一些计算或分析,所以要记住并理解其意义。
3.程序访问的局部性规律 程序访问的局部性主要反映在时间和空间局部性两个方面,时间局部性是指程序中近期被访问的信息项可能马上将被再次访问,空间局部性指那些在访问地址上相邻近的信息项很可能被一起访问。
三、计算机系统结构的发展 冯·诺依曼计算机的主要特点是:存储程序方式;指令串行执行,并由控制器加以集中控制;单元定长的一维线性空间的存储器;使用低级机器语言,数据以二进制表示;单处理机结构,以运算器为中心。
改进后的冯·诺依曼计算机使其从原来的以运算器为中心演变为以存储器为中心。
从系统结构上讲,主要是通过各种并行处理手段高提高计算机系统性能。
软件、应用和器件对系统结构发展的影响 软件应具有可兼容性,即可移植性。
为了实现软件的可移植性,可用以下方法: 模拟:用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统,这种用实际存在的机器语言解释实现软件移植的方法就是...
计算机系统可分为哪几个层次
计算机系统具有层次性,它由多级层次结构组成。
从功能上计算机系统可分为五个层次级别:第一级是微程序设计级。
这是一个硬件级,它由机器硬件直接执行微指令。
第二级是一般机器级,也称为机器语言级。
它由微程序解释机器指令系统.这一级是硬件级。
第三级是操作系统级,它由操作系统程序实现。
这些操作系统由机器指令和广义指令组成,这些广义指令是操作系统定义和解释的软件指令。
这一级也称混合级。
第四级是汇编语言级。
它给程序人员提供一种符号形式的语言,以减少程序编写的复杂性。
这一级由汇编程序支持执行。
第五级是高级语言级。
这是面向用户为编写应用程序而设置的。
这一级由各种高级语言编译程序支持。
除第一级外,其他各级都得到它下面各级的支持,同时也得到运行在下面各级上的程序的支持。
第一级到第三级编写程序所采用的语言,基本是二进制数字化语言,机器容易执行和解释。
在第四、五两级编写程序所采用的是符号语言,用英文字母和符号来表示程序,因而便于大多数不了解硬件的人们使用计算机。
层次之间的关系紧密,上层是下层功能的扩展,下层是上层的基础,这是层次结构的一个特点。
层次结构的另一个特点是,站在不同的层次观察计算机系统,会得到不同的概念,。
例如,程序员在第四层看到的计算机是高级语言机器:系统操作员将第三层看作一个系统级的资源;而硬件设计人员在第一、二级看到的是计算机的电子线路。
层次划分不是绝对的。
机器指令系统级与操作系统级的界面,又称硬、软件交界面,常常是分不清的,它随着软件硬化和硬件软化而动态变化。
操作系统和其他系统软件的界面,也不是很清楚的,例如,数据库软件也部分地起到了操作系统的作用。
此外,某些常用的带有应用性质的程序,既可以划归为应用程序层,也可以划归为系统软件层。
计算机系统可分为哪几个层次
计算机系统具有层次性,它由多级层次结构组成。
从功能上计算机系统可分为五个层次级别:第一级是微程序设计级。
这是一个硬件级,它由机器硬件直接执行微指令。
第二级是一般机器级,也称为机器语言级。
它由微程序解释机器指令系统.这一级是硬件级。
第三级是操作系统级,它由操作系统程序实现。
这些操作系统由机器指令和广义指令组成,这些广义指令是操作系统定义和解释的软件指令。
这一级也称混合级。
第四级是汇编语言级。
它给程序人员提供一种符号形式的语言,以减少程序编写的复杂性。
这一级由汇编程序支持执行。
第五级是高级语言级。
这是面向用户为编写应用程序而设置的。
这一级由各种高级语言编译程序支持。
除第一级外,其他各级都得到它下面各级的支持,同时也得到运行在下面各级上的程序的支持。
第一级到第三级编写程序所采用的语言,基本是二进制数字化语言,机器容易执行和解释。
在第四、五两级编写程序所采用的是符号语言,用英文字母和符号来表示程序,因而便于大多数不了解硬件的人们使用计算机。
层次之间的关系紧密,上层是下层功能的扩展,下层是上层的基础,这是层次结构的一个特点。
层次结构的另一个特点是,站在不同的层次观察计算机系统,会得到不同的概念,。
例如,程序员在第四层看到的计算机是高级语言机器:系统操作员将第三层看作一个系统级的资源;而硬件设计人员在第一、二级看到的是计算机的电子线路。
层次划分不是绝对的。
机器指令系统级与操作系统级的界面,又称硬、软件交界面,常常是分不清的,它随着软件硬化和硬件软化而动态变化。
操作系统和其他系统软件的界面,也不是很清楚的,例如,数据库软件也部分地起到了操作系统的作用。
此外,某些常用的带有应用性质的程序,既可以划归为应用程序层,也可以划归为系统软件层。
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【2.计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构。
1.计算机系...
计算机系统是一个由硬件,软件组成的多级层次结构,它通常由微程序级,一般机器级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,且得到下面各级的支持.计算机硬件的五大部分是:运算器,存储器,控制器,适配器,输入输出设备(其中运算器和控制器合在一起俗称CPU,存储器包括内存储器如内存和外存储器如硬盘,光盘等等)
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