计算机系统结构基础：层次结构与虚拟机解析

"计算机体系结构1-9章答案1" 计算机体系结构是研究计算机系统的基础，它关注的是从程序员的角度如何看待计算机系统。本资源主要涵盖了第1章的内容，包括计算机系统结构的基本概念。 1. 层次机构 计算机系统通过层次化设计，使复杂的问题得以简化。层次机构从低级到高级依次包括微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、高级语言机器级以及应用语言机器级。每一层都以特定的语言特征为界，例如，微程序机器级对应硬件操作，而应用语言机器级则对应用户友好、抽象度高的编程语言。 2. 虚拟机 虚拟机是一种软件模拟的计算机系统，它可以模拟出与实际硬件相似的环境，使得不同平台的软件可以在虚拟机上运行，提供了一种跨平台的解决方案。 3. 翻译与解释 翻译是指将高级语言程序转换为低级语言等效程序的过程，如编译器的工作。解释则是逐行执行高级语言指令，每条指令对应低级机器的一段程序，直至整个程序执行完毕。 4. 计算机系统结构 计算机系统结构是指传统机器程序员所看到的计算机属性，包括概念性的结构和功能特性。它关注的是硬件如何对外呈现其功能，如冯·诺依曼结构，其中数据和指令存储在同一存储器中，程序按照存储器中的顺序执行。 5. 透明性 透明性是指某些系统组件虽然存在，但在某些视角下并不明显。例如，高速缓存的存在对程序员来说是透明的，他们无需知道如何使用，但能感受到其带来的性能提升。 6. 计算机组成与实现 计算机组成涉及逻辑层面的设计，如数据流和控制流的组织，而实现则涉及到物理层面，如处理器、内存的制造工艺，以及系统的物理布局。 7. 系统加速比与Amdahl定律 系统加速比衡量改进某部分后系统性能的提升程度。Amdahl定律指出，系统性能提升的极限受制于未改进部分在总执行时间中的比例。 8. 程序的局部性原理 程序的局部性原理表明，在执行过程中，程序倾向于在时间上和空间上重复访问相近的数据，这为优化存储系统提供了依据，如利用缓存来提高效率。 9. CPI（每条指令执行的平均时钟周期数） CPI是衡量处理器性能的指标，较低的CPI意味着处理器执行指令更快。 10. 测试程序套件 测试程序套件是一组用于评估计算机性能的多样化实际应用，可全面评估计算机在不同场景下的表现。 11. 存储程序计算机 存储程序计算机遵循冯·诺依曼架构，程序和数据存储在相同的内存中，按照预存的指令序列执行。 12. 系列机与软件兼容性 系列机是指同一制造商生产的具有相同系统结构但不同性能的计算机。软件兼容性强调软件在不同计算机之间移植的便利性，向上/向下兼容则指的是软件在不同性能级别计算机上的运行能力。 以上是第1章中涉及的主要知识点，这些概念构成了理解计算机系统的基础，并在后续章节中会进一步深入探讨。