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计算机系统层次架构

这是一个从抽象思想到物理实体的金字塔结构,下层是上层的实现基础,上层对下层隐藏细节。

  1. 问题层: - 待解决的实际问题(如计算工资)。
  2. 算法层: - 用数学步骤描述解决方案,关注逻辑和效率。
  3. 编程层: - 用高级语言(如C++)实现算法。
  4. 操作系统层: - 管理硬件资源,为程序提供运行环境。
  5. 指令集架构层: - 软件与硬件的契约,定义CPU能听懂的基本命令(机器指令)。
  6. 微架构层: - 用数据通路和控制逻辑等硬件单元来具体实现指令集。
  7. 逻辑电路层: - 用逻辑门(与、或、非)搭建微架构的各个模块。
  8. 元器件层: - 由晶体管等物理元件构成,用电流的“开”和“关”代表0和1。

核心:

  • 抽象: 允许开发者在不同层级上高效工作,无需通晓所有细节。
  • 接口: 指令集架构层 是关键接口,保证了软件的兼容性和硬件的创新自由。

《计算机系统概论》 就是带你穿透 编程层 -> ISA层 -> 微架构层 -> 逻辑电路层 这几个关键层级,彻底理解计算机如何工作。