计算机系统抽象层次
| 6 | 用户 | 可执行程序 |
| 5 | 高级语言 | C++ Java |
| 4 | 汇编语言 | 汇编代码 |
| 3 | 系统软件 | 操作系统 /库代码 |
| 2 | 机器 | 指令集架构(ISA) |
| 1 | 控制（控制怎么执行） | 微代码 /硬连线 |
| 0 | 数字逻辑（执行） | 电路、门等 |
Language Processor: 语言处理器
语言处理器的两个阶段:
- 分析源程序
- 合成目标程序
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Compilers(编译器), interpreters(解释器) translate programs written in high-level languages into machine code that a computer understands.
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Assemblers translate programs written in low-level or assembly language into machine code
Assembly language is machine-dependent, 用于表示其中指令的助记符并不能被机器直接理解
High-Level language is machine-independent.
机器语言是计算机能够直接理解和执行的最低级别的编程语言，它由二进制数字（0 和 1）组成。这些二进制代码直接对应计算机的硬件指令
| 语言处理器 | 语言 | 特点 |
|---|---|---|
| 编译器 | C, C++,C# | reads the complete source program written in high-level language as a whole in one go and translates it into an equivalent program in machine language |
| object program can be executed number of times without translating it again | ||
| 生成中间代码；报错要扫描整个文件，调试慢 | ||
| 汇编程序 | / | / |
| 解释器 | Python | the translation of a single statement of the source program into machine code is done by a language processor and executes immediately before moving on to the next line |
| 不生成中间代码；调试更快 | ||
 |
CPU架构，指令集和汇编语言
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CPU架构包括：指令集架构、流水线设计、缓存层次结构等方面
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汇编语言用人类看得懂的话描述指令集
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CPU架构（硬件电路）实现指令集所规定的操作运算
常见的CPU架构：x86, ARM, MIPS
x86架构：最常见的桌面和服务器CPU架构，由Intel和AMD等公司生产。
x86架构是一种基于CISC(复杂指令集计算机)，最初用于英特尔公司的微处理器。它是一种广泛应用于个人计算机和服务器领域的架构。x86架构支持32位和64位操作模式，提供了丰富的指令集和广泛的软件支持。
ARM架构：主要用于移动设备和嵌入式系统，如智能手机、平板电脑和物联网设备。
ARM架构是一种基于RISC（精简指令集计算机）原则的处理器架构，广泛应用于移动设备、嵌入式系统和消费类电子产品中。它的特点包括低功耗、高性能和灵活性，适合于对功耗和体积有严格要求的设备。ARM架构的特点还包括可扩展性和可移植性，使其成为许多设备制造商和开发者的首选。
MIPS架构：用于嵌入式系统和网络设备。 MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集（RISC）架构，MIPS架构被广泛应用于嵌入式系统、网络设备、数字信号处理器和其他领域。
计算机组成的三部分
- 解释和执行程序的处理器
- 存储数据和程序的存储器
- 与外部传输数据的机制
冯·诺依曼架构
中央处理单元（控制单元+算数逻辑单元+寄存器）+ 主存储系统 + I/O系统
冯·诺依曼瓶颈：主存储系统和控制单元之间的单一路径
冯·诺依曼执行周期：取指 - 译码 - 执行
- 控制单元从存储器中取出下一条指令（确定指令位置：程序计数器）
- 控制单元将指令解码为ALU能理解的语言（指令是什么语言，ALU能理解的语言是什么语言）
- 控制单元从存储器中取出执行这条指令所需的任何操作数，放到寄存器中（读取数的策略）
- ALU执行指令并把结果放到寄存器或存储器中
修改后的冯诺依曼模型使用系统总线实现指令和数据的传输
计算机配置
Intel i7 四核, 3.9GHz // 每秒钟处理的周期数，频率越高，每秒钟执行的指令越多
1600MHz 32GB DDR3 SDRAM
128KB L1高速缓存, 2MB L2高速缓存 // cache -- RAM -- Disk
1TB SATA硬盘驱动器(72oor/min) // 转速toRAM，一般来说硬盘转得越快，向RAM中传data越快(其它因素)
// SATA: 串行高级技术附件
常见单位：
| 单位 | 处理器speed(time) | 存储器capacity(space) |
|---|---|---|
| K(千) | 103 | 210 |
| M(兆) | 106 | 220 |
| G(吉) | 109 | 230 |
| T(太) | 1012 | 240 |