多级组成的计算机系统：计算机组成原理

计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的，而硬件系统和软件系统各自又包含许多部分。因此，计算机系统的结构十分复杂，人们常用划分层次的思想来分析或设计计算机。一种按功能划分的多层次结构的计算机系统如图1-4所示。从不同的角度可看出计算机系统不同的属性，在使用计算机时，可根据需要选择某一层次，去观察、分析计算机系统的组成、性能和工作机理，或进行该层次的设计工作。在构造一个完整的系统时，可以分层次逐级实现，按这种层次结构化设计策略实现的系统，易于建造、调试、维护和扩充。

图1-4　计算机系统的多层次结构示意图

在图1-4中，第一级是微程序设计级。微程序设计级属于硬件级。一段微程序用于实现一条指令的功能，它由若干条微指令组成，由硬件直接执行。

第二级是一般机器级。一般机器级也称为机器语言级。在微程序设计的机器中，机器指令是由微程序解释执行的；而用组合逻辑控制器实现的机器，机器指令是由硬件直接解释执行的。总之，一般机器级也属硬件级。

第三级是操作系统级。操作系统级是由操作系统程序实现的。该程序由机器指令和广义指令组成，广义指令是由操作系统定义和解释的软件指令。把操作系统级置于硬件级之上，是由它的主要功能决定的。但从汇编语言程序和高级语言程序的使用角度看，它们又都是在操作系统的管理下运行的，从这点考虑，操作系统似乎应位于这两级之上。可见，在多层次组成的计算机系统中，操作系统的位置并不能很简单地确定。(www.xing528.com)

第四级是汇编语言级。汇编语言是一种面向机器的符号语言，从汇编语言程序人员的角度看，似乎有一种能执行汇编语言源程序的机器，但这种机器是不存在的，其实汇编语言级是由汇编程序支持和执行的。

第五级是高级语言级。高级语言级是面向用户，为方便用户编写应用程序而设置的。由用户编写的高级语言源程序经高级语言编译程序支持和执行。不同的机器可执行同一种高级语言，例如，FORTRAN语言可在多种机器上执行。

要注意的是，这种层次的划分不是绝对的。

从第三级开始向上，不同层次的结构体现出不同的功能。高级语言级的用户，可以不了解机器的具体组成，不需熟悉指令系统，直接用所指定的语言描述所要解决的问题。对某一层次的用户来说，只需通过该层次的语言来了解和使用计算机，至于下层是如何工作和实现的就不必关心了，这就是虚拟计算机的概念。