· 1 计算机系统的多级.pptVIP

§4 · 1 计算机系统的多级层次结构 一、第一级机器M1 可执行机器语言L1的机器。 特点：语言麻烦易出错，不易修改和调试，通用性差。 二、第二级机器M2 程序员为了摆脱繁杂的二进制代码的机器语言， 用符号（汇编语言L2）编写程序，M1无法辩认，需通 过汇编程序翻译成机器语言L1，再由M1执行L1。这个 翻译过程程序员无需过问，因此对于程序员似乎在M1 外又了现了一级具有L2语言的机器M2，它不是实际机 器，是具有L2汇编语言的虚拟机M2。 特点：与L1相比有了较大提高，仍无通用性，需了解 M1的组成和指令系统。 三、第三级机器M3 可执行高级语言L3的机器。 特点：高级语言L3得到了广泛的推广和普及。 四、第0级机器M0 可执行微程序L0的实际机器。 五、具有操作系统的多级层次计算机系统 §4 · 2 Von.neumann 计算机的结构特点 §4 · 3 计算机各子系统的基本组成 4、多体交叉存储器 它是由多个相互独立、容量相同的存储模块（存储 体）构成，每个存储体都有各自的读写线路、地址寄 存器和数据寄存器，各自以等同的方式与CPU传递信息。 CPU在一个周期内分时访问每个存储体。若多体交叉存 储器由n个存储模块构成，存储器的工作速度可提高n 倍。 一般用地址线的低位部分作为各个存储体的寻址 用地址线的高位部分作为每个存储体内的寻址。 A23~A3 A2~A0 data 例：有四个存储体的交叉存储器中，依次访问的数据分别在地址为0、5、10、15存储单元中，分别在存储体0、1、2、3中。可在一个周期内分时访问四个存储体，各个存储体的读写过程重叠进行，一个周期内分时将0、5、10、15四个数据从读出所需数据。（若数在1、3、5、7存储单元需有多少周期？） 0# 1# 2# 3# 地址 * * 实际机器M1 具有机器语言L1 第一级 ← L1程序由M1直接执行 虚拟机M2 具有汇编语言L2 第二级 ← L2程序翻译成L1程序 再在M1上执行 虚拟机M3 具有高级语言L3 第三级 ← L3程序翻译成L2（L1） 程序再在M2、M1上执行 实际机器M0 具有微程序L0 第0级 ← L0由M0直接执行 操作系统虚拟机M2 具有作业控制语言L2 ← L2程序由机器语言翻译、解释 应用语言虚拟机M5 具有应用语言L5 ← L5程序经应用程序包翻译成高级语言 微程序机器M0 具有微程序L0 第0级 ← L0程序由M0硬件直接执行 实际机器M1 具有机器语言L1 第一级 ← 用微程序解释机器指令 操作系统虚拟机M2 具有作业控制语言L2 ← L2程序由机器语言解释 第二级 高级语言虚拟机M4 具有高级语言L4 第四级 ← L4程序翻译成L3（L1） 程序再在M3、M1上执行 汇编语言虚拟机M3 具有汇编语言L3 第三级 ← L3程序翻译成L1程序 再在M1上执行 应用语言虚拟机M5 具有应用语言L5 ← L5程序翻译成高级语言 第五级 具有操作系统的多级层次计算机系统 一、计算机结构与计算机组成 1、计算机结构 是指抽象的概念性的结构，主要是指用机器语言 编写程序的程序员看到的传统机器的属性。 属性包括：程序的识别；数据的表示；数据的编 址；机器指令的类型、格式；数据的类型、格式；存 储器的编址、保护方法；I/O设备与机器接口等。 2、计算机组成 如何实现计算机结构所体现的属性，如何将计 算机的各部件构成计算机的实体。 计算机组成分为元器件级、线路级、部件级及 子系统级。 二、Von.neumann 计算机的结构特点 1、Von.neumann 计算机的主要特点 （1）计算机由五大部分组成 （2）指令和数据以二进制存储于存储器。 （3）存储器线性编址，存储单元按址访问。 （4）指令由操作码和地址码组成。 （5）程序由PC控制，顺序执行。 （6）以运算器为中心。 2、Von.neumann 型计算机的结构变化 （1）运算器及运算方法的改进 运算器由串行进位→并行进位；运算由1位 乘 → 多位乘；跳“0”、跳“1”除；浮点运算。 （2）总线结构 Ⅰ分散连接方式：五大部件相互独立，各部件 间以独立的通道相互联系统，内部连线复杂，牵一 线而动全机，无法增撤I/O设备。 A：以运算器为中心 I/O设备与存储器交换