组成ppt1-计算机系统概论

1、计算机组成基础计算机组成基础Fundamentals of Computer Organization计算机科学技术系计算机科学技术系 邵邵 时时20131本课程学习目标本课程学习目标 掌握计算机各部件基本组成及整机的结构原理；掌握计算机各部件基本组成及整机的结构原理； 掌握计算机系统软硬件工作原理；掌握计算机系统软硬件工作原理； 学会分析的方法，能对计算机工作原理进行分学会分析的方法，能对计算机工作原理进行分 析，并得出结论；析，并得出结论； 掌握设计的基本方法，能根据要求进行一般设掌握设计的基本方法，能根据要求进行一般设 计；计； 研究提高计算机性能的方法。研究提高计算机性能的方法。201

2、32参考书目参考书目辅助教材：辅助教材： 唐朔飞唐朔飞：计算机组成原理（第计算机组成原理（第2 2版）版），高等教育出版社，高等教育出版社，1999.101999.10 参考教材：参考教材： 白中英白中英：计算机组成原理计算机组成原理科学出版科学出版社，社，2008.12008.120133第第1 1章章 计算机系统概论计算机系统概论20134第第1 1章章 计算机系统概论计算机系统概论201351.1 1.1 计算机硬件的主要组成计算机硬件的主要组成1.2 1.2 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构第第1 1章章 计算机系统概论201361.1 1.1 计算机硬件的主要组成计算机硬件的

3、主要组成201371.1 1.1 计算机硬件的主要组成计算机硬件的主要组成 一、概述一、概述世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机 埃尼阿克（埃尼阿克（ENIACENIAC） 19461946年，美国物理学家莫奇利年，美国物理学家莫奇利( (John Mauchly)John Mauchly)博士博士 埃克特博士埃克特博士( (J.Presper Eckert)J.Presper Eckert)等人等人在宾夕法尼亚大学设计制造在宾夕法尼亚大学设计制造为计算机和信息产业的发展奠定了基础，它在美国为计算机和信息产业的发展奠定了基础，它在美国陆军弹道研究所运行了约十年。陆军弹道研究所运行了约十

4、年。总工程师埃克特在当时年仅总工程师埃克特在当时年仅2424岁岁 第1章 计算机系统概论20138一、概述20139一、概述世界上第一台具有存储程序功能的计算机世界上第一台具有存储程序功能的计算机 埃德瓦克（埃德瓦克（EDVACEDVAC）由曾担任由曾担任ENIACENIAC小组顾问的美籍匈牙利数学家小组顾问的美籍匈牙利数学家冯冯诺依曼诺依曼( (VonNeumann)VonNeumann)博士领导设计。博士领导设计。冯冯诺依曼提出：诺依曼提出：存储程序存储程序和和程序控制程序控制的理论的理论确立确立计算机硬件计算机硬件由由输入部件输入部件、输出部件输出部件、运算器运算器、存储器存储器、 控制

5、器控制器五个基本部件组成的基本结构和组成的思想五个基本部件组成的基本结构和组成的思想奠定了现代计算机的理论基础。奠定了现代计算机的理论基础。计算机发展至今，整个四代计算机统称为冯计算机发展至今，整个四代计算机统称为冯诺依曼结构计诺依曼结构计算机，世人也称冯算机，世人也称冯诺依曼为诺依曼为“计算机鼻祖计算机鼻祖”。 201310一、概述冯冯诺依曼诺依曼( (VonNeumann)VonNeumann)博士博士201311一、概述1. 1. 冯冯. .诺依曼计算机结构特点诺依曼计算机结构特点基本设计思想是基本设计思想是存储程序存储程序和和程序控制程序控制存储程序存储程序 事先将程序事先将程序( (

6、包含指令和数据包含指令和数据) )以二进制形式存入存储器以二进制形式存入存储器中，计算机在运行程序时自动地、连续地从存储器中依次取中，计算机在运行程序时自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行。出指令并执行。 程序控制程序控制 采用控制流采用控制流( (指令流指令流) )驱动方式。即按照指令的执行序列，驱动方式。即按照指令的执行序列，依次读取指令，然后根据指令所含的控制信息，调用数据进依次读取指令，然后根据指令所含的控制信息，调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中，始终以控制信息流为驱行处理。因此在执行程序的过程中，始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信息流则是被动地被调用处理。动工作

7、的因素，而数据信息流则是被动地被调用处理。 2013121. 冯.诺依曼计算机结构特点 非诺依曼化非诺依曼化 到目前为止，绝大多数计算机仍沿用冯到目前为止，绝大多数计算机仍沿用冯诺依诺依曼型计算机结构曼型计算机结构 传统的冯传统的冯诺依曼型计算机从本质上讲是采取诺依曼型计算机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制，即使相应数据巳经准备串行顺序处理的工作机制，即使相应数据巳经准备好，也必须逐条执行指令序列。好，也必须逐条执行指令序列。 而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理。而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理。 因此，近年来人们谋求突破传统冯因此，近年来人们谋求突破传统冯诺依曼体诺依曼体

8、 制的束缚，这种努力被称为非诺依曼化。制的束缚，这种努力被称为非诺依曼化。2013131. 冯.诺依曼计算机结构特点对所谓非诺依曼化的探讨仍在争议中，一般认为它对所谓非诺依曼化的探讨仍在争议中，一般认为它表现在以下三个方面的努力：表现在以下三个方面的努力： 在冯在冯诺依曼体制范畴内，对传统冯诺依曼体制范畴内，对传统冯诺依曼诺依曼 机进行改造，如：机进行改造，如： 采用多个处理部件形成流水处理，依靠时采用多个处理部件形成流水处理，依靠时 间上的重叠提高处理效率；间上的重叠提高处理效率； 组成阵列机结构，形成单指令流多数据流，组成阵列机结构，形成单指令流多数据流， 提高处理速度。提高处理速度。 这

9、些方向已比较成熟，成为标准结构。这些方向已比较成熟，成为标准结构。2013141. 冯.诺依曼计算机结构特点 用多个冯用多个冯诺依曼机组成多机系统，支持并行算诺依曼机组成多机系统，支持并行算 法结构。这方面的研究一直比较活跃；法结构。这方面的研究一直比较活跃； 从根本上改变冯从根本上改变冯诺依曼机的控制流驱动方式。诺依曼机的控制流驱动方式。 例如，采用数据流驱动工作方式的数据流计算例如，采用数据流驱动工作方式的数据流计算 机，只要数据已经准备好，有关的指令就可并机，只要数据已经准备好，有关的指令就可并 行地执行。这是真正非诺依曼化的计算机，它行地执行。这是真正非诺依曼化的计算机，它 为并行处理

10、开辟了新的前景，但由于控制的复为并行处理开辟了新的前景，但由于控制的复 杂性，仍处于实验探索之中。杂性，仍处于实验探索之中。201315一、概述2. 2. 计算机发展计算机发展第一代：电子管计算机第一代：电子管计算机 194650194650年代后期年代后期 第二代：晶体管计算机第二代：晶体管计算机 5050年代中期年代中期6060年代后期年代后期第三代：集成电路计算机第三代：集成电路计算机 6060年代中期年代中期7070年代前期年代前期 第四代：大规模和超大规模集成电路计算机第四代：大规模和超大规模集成电路计算机 7070年代中期开始年代中期开始2013162. 计算机发展通用化、系列化和

11、标准化：通用化、系列化和标准化：第第 三代和第四代计算机的主要特点是通用化、系列三代和第四代计算机的主要特点是通用化、系列化和标准化。化和标准化。通用化：通用化：指令系统丰富，兼顾科学计算、数据处理、指令系统丰富，兼顾科学计算、数据处理、实时控制等方面。实时控制等方面。系列化：系列化：同一系列的各档机器采用相同的系统结构，同一系列的各档机器采用相同的系统结构，即在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、控即在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、控制方式、输入制方式、输入/ /输出操作方式等方面保持统一，从而输出操作方式等方面保持统一，从而保证了程序的兼容。保证了程序的兼容。2013172.

12、 计算机发展通用化、系列化和标准化：通用化、系列化和标准化：标准化：标准化： 采用标准的输入采用标准的输入/ /输出接口输出接口 采用标准的通用总线结构采用标准的通用总线结构 积木式结构设计，除了各个型号的积木式结构设计，除了各个型号的CPUCPU独立设计独立设计 以外，存储器、外部设备都采用标准部件组装。以外，存储器、外部设备都采用标准部件组装。2013182. 计算机发展 CPU CPU发展发展IntelIntel产品系列产品系列 Pentium Pentium： 超标量（超标量（SuperscalarSuperscalar）技术，允许）技术，允许 更多指令并行执行更多指令并行执行 Pen

13、tium Pro Pentium Pro：寄存器重命名、转移预测、数据流分：寄存器重命名、转移预测、数据流分 析、推测执行等技术析、推测执行等技术 Pentium Pentium ： Intel MMX Intel MMX技术，有效处理视频、音技术，有效处理视频、音 频和图形数据频和图形数据 Pentium Pentium ： 新的浮点指令，以支持三维图形软件新的浮点指令，以支持三维图形软件 Pentium Pentium ： 6464位组织结构位组织结构201319一、概述3. 3. 计算机分类计算机分类 按处理的信息形式分类：分为数字计算机和模拟按处理的信息形式分类：分为数字计算机和模拟

14、计算机。数字计算机处理离散的二进制数字信息；计算机。数字计算机处理离散的二进制数字信息； 模拟计算机则处理连续的模拟量模拟计算机则处理连续的模拟量 按字长分类：可分为按字长分类：可分为8 8位机、位机、1616位机、位机、3232位机和位机和 6464位机等。位机等。 按结构分：按结构分： 可分为单片机、单板机等可分为单片机、单板机等 按用途分：按用途分： 可分为工业控制机与数据处理机等。可分为工业控制机与数据处理机等。 按规模分：按规模分： 可分为巨型机、大型机、小型机、可分为巨型机、大型机、小型机、 微型机微型机( (PCPC机机) )、工作站。、工作站。2013203. 计算机分类 PC

15、 PC机机 台式计算是最大的计算机市场之一，计算技术的很台式计算是最大的计算机市场之一，计算技术的很 多革新由此推出多革新由此推出 服务器服务器 制造服务器的基本技术同制造服务器的基本技术同PCPC机，但需要：机，但需要： 扩展性好扩展性好 计算能力强计算能力强 输入输出方便快捷输入输出方便快捷 高可靠性高可靠性 低端服务器：文件存储、小型商务应用、简单的低端服务器：文件存储、小型商务应用、简单的WebWeb 服务等服务等 高端服务器（超级计算机）：天气预报、石油勘察、高端服务器（超级计算机）：天气预报、石油勘察、 蛋白质结构判定等蛋白质结构判定等2013213. 计算机分类 超级计算机超级计

16、算机功能极其强大，最高速度达上千万亿次功能极其强大，最高速度达上千万亿次国产典型产品有：国产典型产品有：天河一号、星云天河一号、星云Cray-1Cray-1、-2-2、-3 -3 银河银河I I、IIII、IIIIII曙光曙光4000A4000A、50005000全球高性能计算机全球高性能计算机500500强排行榜：强排行榜： //以实测速度为基准，每年两次公布中国高性能以实测速度为基准，每年两次公布中国高性能计算机计算机100100强排行榜：强排行榜： http:/http:/全球超级电脑超排行榜TOP500每隔

17、6个月更新一次。各国火并“皇冠”,“第一”常常易主。2013年上半年我国的天河二号荣登首位。Tianhe-2(天河二号)，中国人民解放军国防科学技术大学研制、采用Intel的Ivy Bridge(12核心、2.2GHz)和Xeon Phi(57核心、1.1GHz)，处理器达312万个、计算速度达33.9PFLOPS，消费电力17.8MW。Tianhe-1A(天河一号)位居第10.2013223. 计算机分类 嵌入式计算机嵌入式计算机 嵌入式计算系统被设计用来完成单一的或一组嵌入式计算系统被设计用来完成单一的或一组 相关的应用，通常被集成在硬件中，作为一个相关的应用，通常被集成在硬件中，作为一个

18、 整体系统使用整体系统使用 特点：功耗、成本低，可靠性高，体积小，实特点：功耗、成本低，可靠性高，体积小，实 现最低限度的性能要求现最低限度的性能要求 广泛用于家用电器、消费类电子产品和各种智广泛用于家用电器、消费类电子产品和各种智 能仪表中能仪表中201323二、计算机基本功能二、计算机基本功能 数据传送数据传送 数据存储数据存储 数据处理数据处理 控制控制1.1 计算机硬件的主要组成201324二、计算机基本功能 数据传送装置数据传送装置 数据存储装置数据存储装置 数据处理装置数据处理装置 控制机构控制机构 数据来源数据来源 数据来源：数据来源： 数据来自直接与计算机连接的设备数据来自直接

19、与计算机连接的设备 输入输入/ /输出输出 数据来自远方设备数据来自远方设备 数据通信数据通信 控制器根据指令管理计算机的资源，并协调各功能部件的操作控制器根据指令管理计算机的资源，并协调各功能部件的操作201325二、计算机基本功能 数据传送装置数据传送装置 数据存储装置数据存储装置 数据处理装置数据处理装置 控制机构控制机构 数据来源数据来源 2013261.1 计算机硬件的主要组成三、计算机的硬件结构三、计算机的硬件结构计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成输出设备五部分组成201327三、计算机的硬件结构计算机基本

20、部件互联框图计算机基本部件互联框图 P9图1-2 运算器和控制器合称中央处理器运算器和控制器合称中央处理器 （Central Processing Unit，CPU） CPU与存储器与存储器(内存储器内存储器)合称为主机合称为主机 输入设备和输出设备合称为外部设备输入设备和输出设备合称为外部设备201328三、计算机的硬件结构总线连接方式总线连接方式201329三、计算机的硬件结构1.1. 运算器运算器 功能：功能： 数据加工部件，完成二进制算术运算及逻辑运算数据加工部件，完成二进制算术运算及逻辑运算 运算器的组成部件：运算器的组成部件： ALU ALU算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元 通用寄

21、存器通用寄存器暂存数据暂存数据 专用寄存器：专用寄存器： 程序计数器（程序计数器（PCPC） 状态条件寄存器（状态条件寄存器（PSWPSW）多个，统一多个，统一 编址编址运算器的位数越多，计算的精度就越高，但是所费的运算器的位数越多，计算的精度就越高，但是所费的电子器件也越多，成本相应就高，目前计算机的运算电子器件也越多，成本相应就高，目前计算机的运算长度一般为长度一般为8 8位、位、1616位、位、3232位或位或6464位。位。201330三、计算机的硬件结构2. 2. 控制器控制器 功能：功能：是整个计算机的指挥系统，通过指令译码产生各是整个计算机的指挥系统，通过指令译码产生各操作控制信

22、号，控制和协调各部件有条不紊地工操作控制信号，控制和协调各部件有条不紊地工作。作。指令控制指令控制按序执行指令；按序执行指令；操作控制操作控制根据指令译码产生各操作控制信根据指令译码产生各操作控制信 号，控制各部件工作；号，控制各部件工作；时间控制时间控制对各类操作实施时间上的约束，对各类操作实施时间上的约束， 使各部件有序工作。使各部件有序工作。 在控制器的控制下，将程序和原始数据送入内存；在控制器的控制下，将程序和原始数据送入内存； 控制运算器、存储器等部件实现自动计算和处理，并将结果控制运算器、存储器等部件实现自动计算和处理，并将结果 送到输出设备；送到输出设备； 控制内存与外存之间的信

23、息交换；控制内存与外存之间的信息交换； 控制随机事件的处理。控制随机事件的处理。201331三、计算机的硬件结构3. 3. 存储器存储器 功能：功能： 存储以二进制形式表示的数据和程序存储以二进制形式表示的数据和程序 程序程序计算机操作的依据计算机操作的依据 数据数据操作的对象操作的对象选择合适的记忆介质选择合适的记忆介质 具有两个稳定的状态具有两个稳定的状态 两个状态可快速转换两个状态可快速转换 存储介质：存储介质： 半导体器件半导体器件 磁性记录介质磁性记录介质 光存储介质光存储介质2013323. 存储器 存储器设计目标：存储器设计目标： 速度快、容量大、成本低速度快、容量大、成本低 为

24、解决容量与成本的矛盾为解决容量与成本的矛盾 将存储器分为内存和外存储器将存储器分为内存和外存储器内存储器内存储器：由半导体存储器构成由半导体存储器构成 特点：速度快、但成本高特点：速度快、但成本高 存放正在运行和处理的程序和数据存放正在运行和处理的程序和数据外存储器外存储器：由磁盘、磁带、光盘、优盘（基于由磁盘、磁带、光盘、优盘（基于flashflash的的 可移动存储卡）等构成可移动存储卡）等构成 特点：容量大、成本低、可脱特点：容量大、成本低、可脱 机保存信息机保存信息 存放暂时不用的程序和数据存放暂时不用的程序和数据 外存通过接口、总线连接内存外存通过接口、总线连接内存2013333.

25、存储器 存储器设计目标：存储器设计目标： 速度快、容量大、成本低速度快、容量大、成本低 为解决速度与成本的矛盾为解决速度与成本的矛盾 将内存储器分为主存和将内存储器分为主存和CacheCache CacheCache：即高速缓冲存储器，由速度更快的半导体存储芯：即高速缓冲存储器，由速度更快的半导体存储芯 片构成，以便与片构成，以便与CPUCPU速度匹配；速度匹配； 因为价格较高，所以容量较小；因为价格较高，所以容量较小； 作为主存的一个副本存放作为主存的一个副本存放CPUCPU最近经常访问的一最近经常访问的一 些信息。些信息。 将存储器根据容量、速度、成本要求分为若干将存储器根据容量、速度、成

26、本要求分为若干 层次，构成存储器系统。层次，构成存储器系统。 层次化结构层次化结构： CacheCache、主存、外存、主存、外存2013343. 存储器 CPU 寄存器寄存器 Cache Cache 主 存 外 存 存储器层次化结构：存储器层次化结构： 主存储器结构主存储器结构主存储器一般由半导体器件构成主存储器一般由半导体器件构成存储信息最基本的单元，记忆一位二进制数码（存储信息最基本的单元，记忆一位二进制数码（0 0或或1 1）（）（bitbit）存取信息最基本的单元，由若干存储元组成，一个存储单元可存存取信息最基本的单元，由若干存储元组成，一个存储单元可存 储一个字储一个字(Word)

27、(Word)或一个字节或一个字节(Byte,(Byte,简称简称B)B)。 微机中一个存储单元通常存放一个字节的二进制信息微机中一个存储单元通常存放一个字节的二进制信息 一个存储单元也可以是一个存储单元也可以是1616位、位、3232位、位、6464位等位等 存储器编址：存储器编址： 存储器中每个存储单元都有一个编号，称为存储器中每个存储单元都有一个编号，称为地址地址。 向存储器中写数或者从存储器中读数，都是按给定的地址来寻向存储器中写数或者从存储器中读数，都是按给定的地址来寻 找所选的存储单元。找所选的存储单元。201335三、计算机的硬件结构三、计算机的硬件结构 4.4.输入输出设备输入输

28、出设备 功能：功能： 输入设备输入设备把人们熟悉的某种形式变换为机把人们熟悉的某种形式变换为机 器内部所能接收和识别的二进制器内部所能接收和识别的二进制 信息形式，送入计算机；信息形式，送入计算机； 输出设备输出设备把计算机处理的结果变换为人或把计算机处理的结果变换为人或 其它机器设备所能接收和识别的其它机器设备所能接收和识别的 信息形式输出。信息形式输出。 外设种类繁多，性能各一，需通过接口（外设种类繁多，性能各一，需通过接口（适配适配 器）器）与主机相连。与主机相连。 外围设备的基本分类外围设备的基本分类 输入设备输入设备键盘、光笔、鼠标器、语音输入器、扫描仪、触摸键盘、光笔、鼠标器、语音

29、输入器、扫描仪、触摸 屏、图像输入设备等；屏、图像输入设备等； 输出设备输出设备显示设备、打印机、音箱、绘图仪等；显示设备、打印机、音箱、绘图仪等； 外存设备外存设备磁盘、磁带、光盘、优盘等磁盘、磁带、光盘、优盘等 数据通信设备数据通信设备 过程控制设备过程控制设备 201336内存条插槽内存条插槽CPU风扇支架风扇支架PCI扩展槽扩展槽IDE硬盘接口硬盘接口CPU插槽插槽四、计算机系统的主要技术指标四、计算机系统的主要技术指标 1. 1. 字长字长 指指CPUCPU中中ALUALU一次能处理二进制数据的位数；一次能处理二进制数据的位数； 或者或者CPUCPU与输入与输入/ /输出设备、存储器

30、之间一次传输出设备、存储器之间一次传 送二进制数据的位数。送二进制数据的位数。 通常通常CPUCPU的数据总线以及运算器的位数同计算的数据总线以及运算器的位数同计算 机的字长一致。机的字长一致。 计算机的字长同处理能力和计算精度有关。计算机的字长同处理能力和计算精度有关。2013371.1 计算机硬件的主要组成201338四、计算机系统的主要技术指标2. 2. 运算速度运算速度以每秒能执行的指令条数来表示（平均数值），用以每秒能执行的指令条数来表示（平均数值），用以衡量计算机的性能。以衡量计算机的性能。单位单位：MIPS （Million Instruction Per Second，每秒每秒

31、 百万条指令）百万条指令）MFLOPS（Million Floating-point Operations per Second，每秒百万个浮点操作每秒百万个浮点操作) )201339四、计算机系统的主要技术指标3. 3. 存储容量存储容量 微机中，存储器容量常以字节为单位计量，因此微机中，存储器容量常以字节为单位计量，因此存储器中所有存储单元的总数称为存储器的存储器中所有存储单元的总数称为存储器的存储容量存储容量 常用单位有：常用单位有：KB(Kilo Byte)KB(Kilo Byte)、MB(Mega Byte)MB(Mega Byte)、 GB(Giga Byte)GB(Giga By

32、te)、TB(Tera Byte)TB(Tera Byte)。 主存最大容量由系统地址总线的位数决定主存最大容量由系统地址总线的位数决定201340四、计算机系统的主要技术指标4. 4. 主频主频 指指CPUCPU的时钟频率，单位为的时钟频率，单位为MHzMHz、GHzGHz等等 主频是计算机工作的时间基准，主频的高低在很主频是计算机工作的时间基准，主频的高低在很 大程度上决定了计算机的运算速度（但不是唯一大程度上决定了计算机的运算速度（但不是唯一 因素）因素） 目前高档微机的主频都为目前高档微机的主频都为GHzGHz级级第第1 1章章 计算机系统概论计算机系统概论2013411.1 1.1

33、概述概述1.2 1.2 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构1.2 1.2 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构从计算机语言角度出发，可以把计算机系统看成为由多级虚拟计从计算机语言角度出发，可以把计算机系统看成为由多级虚拟计算机组成的多层次结构算机组成的多层次结构 P17 P17图图1-31-3：201342 高级语言级高级语言级 汇编语言级汇编语言级 操作系统级操作系统级 机器机器语言语言级级 微程序级微程序级 L5 L4 L3 L2 L1 编译程序编译程序 汇编程序汇编程序 操作系统操作系统 指令系统指令系统 微程序微程序 L0 逻辑实现逻辑实现 逻辑门实现逻辑门实现 从语言功能层

34、次进行划分，引入虚拟机概念，从语言功能层次进行划分，引入虚拟机概念， 有助于了解计算机和设计计算机。有助于了解计算机和设计计算机。 431.2 计算机系统的层次结构 L0 L0、L1L1、L2L2为物理机器级，为物理机器级，L4L4、L5L5为应用软件，阶为应用软件，阶 于应用软件和硬件之间的是系统软件，包括操作系于应用软件和硬件之间的是系统软件，包括操作系 统、编译器。统、编译器。 应用程序功能相当复杂，而计算机硬件只能执行极应用程序功能相当复杂，而计算机硬件只能执行极 其简单的机器指令，所以从一个复杂的应用到简单其简单的机器指令，所以从一个复杂的应用到简单 的指令，其间需要多层软件，逐级将

35、高层操作汇编、的指令，其间需要多层软件，逐级将高层操作汇编、 解释或翻译成底层的计算机指令。解释或翻译成底层的计算机指令。 L3 L3、L4L4及以上为及以上为虚拟机虚拟机（Virtual Machine） ，每，每 增加一层软件就构成了新的虚拟机。增加一层软件就构成了新的虚拟机。虚拟机是指该级机器只对观察者而存在，其功能体现在广义的计算虚拟机是指该级机器只对观察者而存在，其功能体现在广义的计算机语言上，虚拟机对该语言提供解释手段，然后作用在信息处理机语言上，虚拟机对该语言提供解释手段，然后作用在信息处理（或控制）对象上，并从信息处理（或控制）对象上获得必要的状（或控制）对象上，并从信息处理（或控制）对象上获得必要的状态信号。态信号。对观察者而言，只能通过在某一层次上的计算机语言来了解和使用对观察者而言，只能通过在某一层次上的计算机语言来了解和使用计算机，不必关心内层的工作及功能。计算机，不