《计算机组成原理》唐朔飞第2版-计算机系统层次解析

"《计算机组成原理》是高等教育出版社出版的一本教材，由唐朔飞编著，第2版增加了更多补充和修改，旨在配合教学和自学。配套课件与教材内容一致，通过文字、图表和动画帮助读者理解计算机组成原理的重点和难点。课件包括章目录和节目录，支持自由选择播放内容。书中涵盖了计算机系统概论、系统总线、存储器、输入输出系统、运算方法、指令系统、CPU结构和功能、控制单元设计等多个章节，深入讲解计算机的软硬件组成和技术指标。" 计算机系统的层次结构是计算机科学中的一个重要概念，它将计算机从高级抽象到低级硬件的各个层面进行了划分。这个层次结构包括： 1. 高级语言层：程序员使用高级编程语言（如C++、Java）编写应用程序，这些语言与人类更接近，易于理解和编写。 2. 虚拟机器M3层：高级语言通常需要虚拟机来解释执行，如Java虚拟机（JVM），提供跨平台的运行环境。 3. 汇编语言层：汇编语言是与机器语言相关的，但比机器语言更易读，每个指令对应一个机器码。 4. 虚拟机器M2层：汇编语言也可以通过虚拟机进行解释和转换，如Intel x86汇编在某些情况下会在虚拟环境中运行。 5. 机器语言层：机器语言是计算机能直接理解的二进制指令集，每台计算机都有自己的机器语言。 6. 微指令系统层：在机器语言之下，是微指令系统，微指令控制着计算机的各个部件如何协作执行指令。 7. 微程序机器M0层：微程序是存储在控制存储器中的，用于生成控制信号，驱动硬件执行操作。 在这个层次结构中，操作系统作为软件层与硬件层之间的桥梁，它抽象出虚拟机器的概念，使得高级语言程序可以运行在不同硬件平台上。操作系统还负责管理和调度计算机的资源，如内存、处理器和I/O设备，提供进程管理、内存管理、文件系统等功能。 《计算机组成原理》这本书详细阐述了这些层次之间的关系以及每一层的具体实现和工作原理。例如，CPU的结构和功能章节会讲解运算器、控制器、寄存器等组成部分；指令系统章节会讨论不同类型的指令及其执行过程；存储器章节则涉及内存的组织、访问速度和容量等技术指标；而输入输出系统章节会介绍中断、DMA（直接内存访问）等I/O控制方式。通过学习这些内容，读者可以深入理解计算机硬件如何执行软件指令，从而更好地设计和优化计算机系统。