计算机组成原理（第2版）笔记-计算机系统简介

计算机组成原理（第2版）笔记-计算机系统简介

一、计算机的软硬件概念

    本章阐述了计算机系统的组成，大致可分为 “软件” 和 “硬件” 。

硬件：是指计算机的实体部分。我们能看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。

软件：是我们看不到的部分，由人们视线编制的具有各类特殊功能的程序组成，这些程序寄存与各类媒体（如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘等），它们通常存放在计算机的主存或辅存内。

计算机软件与硬件之间的关系

上图将计算机的软件部分划分成了 “应用软件” 与 “系统软件” ，通过图片中的注释不难看出，“应用软件” 是无法访问 “硬件” 提供的接口的，除非通过系统软件这层介质才可以。

二、计算机系的层次结构

现在知道了计算机系统是由硬件和系统软件组成的，它们共同协作以运行应用程序。硬件和软件之间是互相依赖了，少了谁这机器都不能正常的工作。下面我们要站在程序员的角度来了解一下计算机系统的层次结构。

机器语言：

在计算机发展的初期，是没有我们现在能看到的高级语言的（Java、C等等）。早期的程序员想要在计算机上编写程序，就只能用二进制代码来写（用0、1代码表示的语言，即机器语言），利用这种代码编出来的程序即机器语言程序。

特点：由机器语言程序员编写，编写难度大，操作过程容易出错。但是可以直接在机器上执行。

汇编语言：

20世纪50年代出现了符号式的程序设计语言，即汇编语言。实际机器是不能识别汇编语言的，若要汇编语言在机器上执行，必须先要翻译成机器语言程序。这个翻译过程是由机器系统软件中的汇编程序来完成的。

特点：由汇编程序员编写，比机器语言容易操作，它的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1代码）一一对应，如要运行程序需先翻译为机器语言。

高级语言：

20世纪60年代，开始出现面向问题的高级语言，如C、BASIC等。高级语言程序员不必了解掌握实际机器M1内部的具体组成及其指令系统，只需掌握高级语言的语法即可。如要在实际机器运行高级语言程序，必须将高级语言翻译成汇编语言，再将汇编语言翻译成机器语言才可运行。

特点：由高级语言程序员编写，具有较强通用性，程序员不必了解汇编及机器语言。

微指令系统：

机器M1内部向下延伸而形成下一集的微程序机器M0。机器M0直接将机器M1中的每一条机器指令翻译成一组微指令，即构成一个微程序。机器M0每执行玩对应于一条机器指令的一个微程序后，便由机器M1中的下一条机器指令使M0自动进入其对应的另一个微程序的执行。

操作系统：

实际上在实际机器M1 与虚拟机器 M2 之间还有一级虚拟机器，它是有操作系统软件构成的。操作系统提供了在汇编语言和高级语言的使用和实现过程中所需的某些基本操作，还起到了控制并管理计算机系统全部硬件和软件资源的作用，为胡勇提供了人机交互的界面。

如何理解图中的虚拟机：

此处的虚拟机并不是一台实际的机器，它只是人们感觉到存在的一台具有翻译功能的机器。下图中的虚拟机主要都是用来做语言程序之间的翻译工作。

计算机层次机构示意图

翻译程序：（编程语言的翻译官）

将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件称为 “翻译程序” 。

翻译程序有两种：  一种是编译程序  、 一种是解释程序

编译程序的工作简介：将用户编写的高级语言程序（源程序）的全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序。只要源程序不变，就无须再次进行翻译

解释程序的工作简介：将源程序的一条语句翻译成对应机器语言的一条语句，并且立即执行这条语句，如此重复直至完成源程序的全部翻译任务。它的特点是翻译一次 执行一次，即使下一次宠物执行该语句时，也必须重新翻译。