2025年计算机系统结构深度解析与高效复习攻略.docx

第一章概论

本章重点：计算机系统的层次构造、计算机系统构造的定义、计算机系统的设计思绪、系统构造并行性开发的措施和计算机系统的分类。

本章难点：透明性分析。

复习提议：本章在历年考试中，為必考的章节，但一般考察基本概念和基本知识;从題型来讲重要為单项选择題和填空題。提议学员在复习時注意基本概念的理解和掌握。

第一节计算机系统的多级层次构造

一、计算机系统的层次

(1)从使用語言的角度，计算机系统可以被当作是按功能划分的多层机器级所构成的层次构造。层次构造由高到低依次為应用語言机器级、高级語言机器级、汇编語言机器级、操作系统机器级、老式机器語言机器级和微程序机器级，如图所示。

(2)对各级机器级的理解

对每一级编程的程序员来說，只要熟悉和遵守该级語言的使用规定，所编写的程序就能在此机器上运行并得到成果，而不用考虑该机器级是怎样实現的。

机器：能存储和执行对应語言程序的算法和数据构造的集合体。

(3)各级机器的实現技术

各级机器的实現重要采用翻译或解释技术来实現，或者两者結合。多级机器构成的层次构造推进了计算机系统构造的发展。

第二节计算机系统构造、计算机构成和计算机实現

一、计算机系统构造的定义★

系统构造是对计算机系统中的各级界面的定义及其上下的功能分派。在多级的层级构造中，每层每级均有自已的系统构造。

不一样机器级的程序员所看到的计算机属性是不一样的，这就是计算机系统不一样层次的体現。系统构造就是要研究对于某级，哪些属性应透明，哪些不应透明。

透明，既假如客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。★

计算机系统构造也称為计算机系统的体系构造(ComputerArchitecture)，它指的是层次构造中老式机器级的系统构造，其界面之上的功能包括操作系统级、汇编語言级、高级語言级和应用語言级中所有软件的功能。界面之下的功能包括所有硬件和固件的功能。

计算机系统构造是软件和硬件的交界面。

就目前的通用机来說，计算机系统构造的属性应包括：★

l硬件能直接识别和处理的数据类型和格式等的数据表达;

l最小可寻址单位、寻址种类、地址计算等的寻址方式;

l通用/专用寄存器的设置、数量、字長、使用约定等的寄存器组织;

l二进制或汇编级指令的操作类型、格式、排序方式、控制机构等的指令系统;

l主存的最小编址单位、编址方式、容量、最大可编址空间等的存贮系统组织;

l中断的分类与分级、中断处理程序功能及入口地址等的中断机构;

l系统机器级的管态和顾客态的定义和切换;

l输入输出设备的连接、使用方式、流量、操作結束、出錯指示等的机器级I/O构造;

l系统各部分的信息保护方式和保护机构;

【例題】下列对应用程序员不透明的是()(单项选择題)

A.标志符数据表达中的标志符

B.输入输出系统硬件的功能

C.虚拟地址到主存实地址的变换

D.“执行”指令

【答案】B

【解析】对应用程序员来說只需要懂得输入输出系统硬件的功能，就能进行应用系统的开发，而标志符、虚地址与实地址怎样变换、“执行”指令均属于底层机器级所要确定的问題，对其是透明的。因此B选项对的。

二、计算机构成的定义★

计算机构成(ComputerOrganization)指的是计算机系统构造的逻辑实現，包括机器级内的数据流和控制流的构成以及逻辑设计等。它着眼于机器级内各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件间的联络。

计算机构成设计要处理的问題是在所但愿到达的性能和价格下，怎样最佳、最合理地把多种设备和部件组织成计算机，以实現所确定的系统构造。

【例題】主存的逻辑构造属于()(单项选择題)

A.计算机实現B.计算机构成

C.计算机系统构造D.计算机应用

【答案】B

【解析】根据计算机系统构造的属性，主存的容量、编址方式、容量等属于计算机系统构造，為到达性能价格规定，主存速度為多少或者逻辑构造与否采用多体交叉属于计算机构成。因此B选项对的。

三、计算机实現

计算机实現指的是计算机构成的物理实現。包括处理机、主存等部件的物理构造，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分等。

四、计算机系统构造、构成和实現的互相关系和影响

(1)相似系统构造，可以有不一样的构成;

(2)一种构成可以有多种不一样的实現措施;

(3)采用不一样的系统构造会使可以采用的构成技术产生差异;

(4)构成也会影响构造。

第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理

一、软、硬取舍的基本原则

软、硬件的功能分派時计算机系统构造的重要任务，而软件和硬件在逻辑功能上又是等效的，只是它們在性能、价格、实現的难易程度上是不一样的。

原则1：在既有硬、器件的条件下，系统要有高的性能价格比。

原则2：要考虑到准备采用和也許采用的构成技术，使它尽量不要过多或不合理地限