计算机系统结构复习要点：图灵机、多层次结构与 Flynn 分类

"该资源为计算机系统结构的复习提纲，涵盖了图灵机概念、计算机系统的多级层次结构、翻译与解释的区别、计算机系统结构的狭义与广义定义、以及计算机系统结构的分类，如Flynn分类法等。" 在计算机科学中，计算机系统结构是至关重要的一个领域，它定义了计算机硬件和软件之间如何交互的基本规则。复习提纲首先介绍了图灵机，这是计算理论的基础，用于模拟人类执行数学计算的过程。通用图灵机则是能够模拟任何其他图灵机的机器，是理论计算机科学中的一个重要概念。 接着，提纲阐述了计算机系统的多级层次结构，从应用层到微程序层，每一级都对应着不同抽象级别的编程语言和机器。第六级是应用语言机器，这是程序员直接打交道的层面；第五级是高级语言机器，涉及如C++、Java等高级编程语言；第四级是汇编语言机器，这里的指令更接近机器语言；第三级是操作系统机器，涉及到操作系统与硬件的交互；第二级是传统机器语言机器，即二进制指令集；第一级是微程序机器，这是硬件控制逻辑的表示。 提纲还讨论了翻译与解释的区别。翻译，如编译器的工作方式，将高级语言程序一次性转化为目标代码，然后在低级机器上执行，而解释则是在运行时逐行转换并执行，解释器不产生目标代码，速度较慢但内存需求小。 计算机系统结构的狭义概念是指机器语言程序员看到的特性，即硬件和软件接口。计算机组成，或称为微体系结构，关注的是逻辑实现和部件间的连接。计算机实现则是硬件层面，包括物理设计、制造技术和组装工艺。 广义的计算机系统结构不仅包括狭义的结构，还涵盖组成和实现，是全面描述计算机硬件和软件互动关系的概念。 最后，提纲提到了计算机系统结构的分类方法，如Flynn分类法，它根据指令流和数据流的数目将计算机分为四类：SISD（单指令流单数据流）、SIMD（单指令流多数据流）、MISD（多指令流单数据流）和MIMD（多指令流多数据流）。这些分类有助于理解和设计不同类型的计算机系统，如并行和分布式系统。