计算机系统多级层次结构

计算机系统是一个由硬件 and 软件组成的复杂系统，可以从多个抽象层次进行理解。

层次划分 (从低到高)

1. 微程序级 (M0, Microprogram Level):
   • 计算机组成的精华，也是人的逻辑划分到最后一步与电子设备物理动作的分界线。 重点
   • 每一条微指令直接对应电子设备的物理动作（如：打开寄存器 A 的输入门、关闭总线输出门）。
   • 将逻辑上的 0/1 信号最终转变为控制硬件的高低电平信号。
2. 机器语言级 (M1, Machine Language Level):
   • 即指令系统。一条机器指令通常对应一段微程序。
   • 映射关系: 指令到微程序的映射与具体的 CPU 物理设计密切相关。 重点
3. 操作系统级 (M2, Operating System Level):
   • 建立在硬件基础上的管理系统，负责资源管理与程序调度。
4. 汇编语言级 (M3, Assembly Language Level):
   • 使用助记符表示机器指令，与 M1 紧密对应。
5. 高级语言级 (M4, High-level Language Level):
   • 如 C, Java, Python 等。
6. 应用语言级 (M5, Application Level):
   • 各种应用程序、大模型、机器学习系统等。

软硬件关系

• 硬件: 物质基础。
• 软件: 灵魂。
• 趋势:
  • 硬件软化: 利用软件（如 Quartus/FPGA）进行硬件设计。
  • 软件硬化: 为了性能或安全（如加密狗、安全芯片），将原由软件实现的功能通过硬件实现。 重点