1.2 计算机体系结构的概念 1.2.1 计算机系统中的层次概念 1. 计算机系统＝软件＋硬件/固件 2. 计算机语言由低级向高级发展 第一章 计算机体系结构的基本概念 1.2 计算机体系结构的概念 1.2.1 计算机系统中的层次概念 1. 计算机系统＝软件＋硬件/固件 2. 计算机语言由低级向高级发展 　　 高一级语言的语句相对于低级语言功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。 3. 从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构。   

软件 硬件或固件

◆ 翻译：先把N+1级程序全部变换成N级程序后， 再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1 级程序不再被访问。 1.2 计算机体系结构的概念 (1) 虚拟机：由软件实现的机器。 (2) 语言实现的两种基本技术 ◆ 翻译：先把N+1级程序全部变换成N级程序后， 再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1 级程序不再被访问。 ◆ 解释：每当一条N+1级指令被译码后，就直接 去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一 条N+1级的指令，依此重复进行。 解释执行比翻译花的时间多，但存储空间占用较少。

1.2.2 计算机体系结构 1. 计算机体系结构的定义： 程序员所看到的计算机的属性，即概念性 结构与功能特性。 1.2 计算机体系结构的概念 1.2.2 计算机体系结构 1. 计算机体系结构的定义： 程序员所看到的计算机的属性，即概念性 结构与功能特性。 2. 按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序 员所看到的计算机具有不同的属性。 3. 透明性 在计算机技术中，对这种本来是存在的 事物或属性，但从某种角度看又好象不存在。

4. Amdahl提出的体系结构：传统机器级的体系结构。 即一般所说的机器语言程序员所看到的传统 机器级所具有的属性。 1.2 计算机体系结构的概念 4. Amdahl提出的体系结构：传统机器级的体系结构。 即一般所说的机器语言程序员所看到的传统 机器级所具有的属性。 5. 对于通用寄存器型机器，这些属性主要是指： (1) 数据表示 （硬件能直接辩认和处理的数据类型） (2) 寻址规则 （包括最小寻址单元、寻址方式及其表示） (3) 寄存器定义 （包括各种寄存器的定义、数量和使用方式）

(4) 指令集 （包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排 序和控制机构等） 1.2 计算机体系结构的概念 (4) 指令集 （包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排 序和控制机构等） (5) 中断系统 （中断的类型和中断响应硬件的功能等） (6) 机器工作状态的定义和切换 （如管态和目态等） (7) 存储系统 （主存容量、程序员可用的最大存储容量等）

(8) 信息保护 （包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持） 1.2 计算机体系结构的概念 (8) 信息保护 （包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持） (9) I/O结构 （包括I/O连接方式、处理机/存储器与I/O设备 间数据传送的方式和格式以及I/O操作的状态等） 经典计算机体系结构概念的实质： 计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。

1.2.3 计算机组成和计算机实现技术 1. 计算机组成：计算机体系结构的逻辑实现。 2. 计算机实现：计算机组成的物理实现。 1.2 计算机体系结构的概念 1.2.3 计算机组成和计算机实现技术 1. 计算机组成：计算机体系结构的逻辑实现。 2. 计算机实现：计算机组成的物理实现。 一种体系结构可以有多种组成。 一种组成可以有多种物理实现。 3. 系列机 (1) 系列机 在一个厂家内生产的具有相同的体系 结构，但具有不同组成和实现的一系列不 同型号的机器。

如：IBM 370系列有370/115、125、135、145、158、168等一系列从低速到高速的各种型号。 1.2 计算机体系结构的概念 如：IBM 370系列有370/115、125、135、145、158、168等一系列从低速到高速的各种型号。 (2) IBM PC系列机 （处理器、处理器字宽、主要I/O总线、存储空间、 主要操作系统和计算机结构）

1.2 计算机体系结构的概念

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表1.1 PC系列机典型特性比较 1.2 计算机体系结构的概念 计算机 PC和PC XT PC AT 80386 PC 80486 PC Pentium PC Pentium II PC Pentium III PC Pentium 4 PC 时间 1981 1982 1985 1989 1993 1997 1999 2000 处理器 8088 80286 80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4 字宽 16位 32位 主要I/O总线 PC总线 AT（ISA） ISA/EISA ISA+VL ISA+PCI ISA+PCI+AGP PCI+AGP +USB PCI-X+AGP +USB 存储空间 20位 24位 32位 主要操作系统 DOS DOS、XENIX DOS、Windows 3.0 DOS、Windows 3.1 Windows 95 Windows 98、2000 Windows Me、XP

4. 软件兼容:同一个软件可以不加修改地运行于体 系结构相同的各档机器，而且它们所获得的结果 一样，差别只在于有不同的运行时间。 1.2 计算机体系结构的概念 4. 软件兼容:同一个软件可以不加修改地运行于体 系结构相同的各档机器，而且它们所获得的结果 一样，差别只在于有不同的运行时间。

机器编制的程序，不加修改地就能运行于在它之 前(后)投入市场的机器。 1.2 计算机体系结构的概念 ◆ 向上(下)兼容：按某档机器编制的程序，不加修 改的就能运行于比它高(低)档的机器。 ◆ 向前(后)兼容：按某个时期投入市场的某种型号 机器编制的程序，不加修改地就能运行于在它之 前(后)投入市场的机器。 向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。 5. 兼容机 不同厂家生产的具有相同体系结构的计算机。