计算机系统抽象层

1 计算机系统抽象层

功能转换：上层是下层的抽象，下层是上层的实现底层为上层提供支撑环境！

我们需要知道程序执行结果不仅取决于算法、程序编写，而且取决于语言处理系统、操作系统、ISA、微体系结构。

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2 计算机系统的不同用户

计算机系统的不同用户：

• 最终用户工作在由应用程序提供的最上面的抽象层。
• 系统管理员工作在由操作系统提供的抽象层。
• 应用程序员工作在由语言处理系统（主要有编译器和汇编器）的抽象层。
  • 语言处理系统建立在操作系统之上。
• 系统程序员（实现系统软件）工作在ISA层次，必须对ISA非常了解。
  • 编译器和汇编器的目标程序由机器级代码组成。
  • 操作系统通过指令直接对硬件进行编程控制。
• ISA处于软件和硬件的交界面（接口）。

ISA是对硬件的抽象，所有软件功能都建立在ISA之上。

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3 指令集体系结构（ISA）

ISA指Instruction Set Architecture，即指令集体系结构，有时简为指令系统。

ISA是一种规约（Specification），它规定了如何使用硬件：

• 可执行的指令的集合，包括指令格式、操作种类以及每种操作对应的操作数的相应规定；
• 指令可以接受的操作数的类型；
• 操作数所能存放的寄存器组的结构，包括每个寄存器的名称、编号、长度和用途；
• 操作数所能存放的存储空间的大小和编址方式；
• 操作数在存储空间存放时按照大端还是小端方式存放；
• 指令获取操作数的方式，即寻址方式；
• 指令执行过程的控制方式，包括程序计数器（PC）、条件码定义等。

ISA在通用计算机系统中是必不可少的一个抽象层，Why？

• 没有它，软件无法使用计算机硬件！
• 没有它，一台计算机不能称为“通用计算机”

ISA和计算机组成（Organization，即MicroArchitecture，微结构）是何关系？
不同ISA规定的指令集不同，如，IA-32、MIPS、ARM等。计算机组成必须能够实现ISA规定的功能，如提供GPR、标志、运算电路等，同一种ISA可以有不同的计算机组成，如乘法指令可用ALU或乘法器实现。

ISA是计算机组成的抽象。

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参考资料：

1. 计算机系统基础(一)：程序的表示、转换与链接