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。