计算机系统可以分为哪几个层次？并说明各个层次的特点和其相互关系

计算机系统可分为哪几个层次~

计算机系统的层次结构：最底层是硬件，硬件之上是软件，应用软件位于系统软件之上，用户直接操作应用软件。

微型计算机发展史
微处理器(Microprocessor),简称µP或MP，是由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器的中央处理机部件，即CPU(Certal Processing Unit)。微处理器本身并不等于微型计算机，它仅仅是微型计算机中央处理器，有时为了区别大、中、小型中央处理器(CPU)与微处理器，把前者称为CPU，后者称为MPU(Microprocessing Unit)。
微型计算机(Microcomputer)，简称µC或MC，是指以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机(简称微型机，又称微型电脑)。有的微型计算机把CPU、存储器和输入/输出接口电路都集成在单片芯片上，称之为单片微型计算机，也叫单片机。
微型计算机系统(Microcomputer System)，简称µCS或MCS，是指以微型计算机为中心，以相应的外围设备、电源、辅助电路(统称硬件)以及控制微型计算机工作的系统软件所构成的计算机系统。
20世纪70年代，微处理器和微型计算机的生产和发展，一方面是由于军事工业、空间技术、电子技术和工业自动化技术的迅速发展，日益要求生产体积小、可靠性高和功耗低的计算机，这种社会的直接需要是促进微处理器和微型计算机产生和发展的强大动力；另一方面是由于大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，1970年已经可以生产1KB的存储器和通用异步收发器(UART)等大规模集成电路产品并且计算机的设计日益完善，总线结构、模块结构、堆栈结构、微处理器结构、有效的中断系统及灵活的寻址方式等功能越来越强，这为研制微处理器和微型计算机打下了坚实的物质基础和技术基础。因而，自从1971年微处理器和微型计算机问世以来，它就得到了异乎寻常的发展，大约每隔2~4年就更新换代一次。至今，经历了三代演变，并进入第四代。微型计算机的换代，通常是按其CPU字长和功能来划分的。

一、第一代(1971~1973)：4位或低档8位微处理器和微型机
代表产品是美国Intel公司首先的4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机(集成度为1200晶体管/片)。随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。第一代微型机就采用了PMOS工艺，基本指令时间约为10~20µS，字长4位或8位，指令系统比较简单，运算功能较差，速度较慢，系统结构仍然停留在台式计算机的水平上，软件主要采用机器语言或简单的汇编语言，其价格低廉。

二、第二代(1974~1978)：中档的8位微处理器和微型机
其间又分为两个阶段，1973-1978年为典型的第二代，以美国Intel公司的8080和Motorola公司的MC6800为代表，集成度提高1~2倍，(Intel 8080集成度为4900管/片)，运算速度提高了一个数量级。1976-1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段，称之为二代半。高档8位微处理器，以美国ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085为代表，集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上(Intel 8085集成度为9000管/片)。8位单片微型机以Intel 8048/8748(集成度为9000管/片),MC6801,MOSTEK F81/3870,Z80等为代表，它们主要用于控制和智能仪器。总的来说，第二代微型机的特点是采用NMOS工艺，集成度提高1~4倍，运算速度提高10~15倍，基本指令执行时间约为1~2µS，指令系统比较完善，已具有典型的计算机系统结构以及中断、DMA等控制功能，寻址能力也有所增强，软件除采用汇编语言外，还配有BASIC，FORTRAN，PL/M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序，并在后期开始配上操作系统。

三、第三代(1978~1981)：16位微处理器和微型机
代表产品是Intel 8086(集成度为29000管/片)，Z8000(集成度为17500管/片)和MC68000(集成度为68000管/片)。这些CPU的特点是采用HMOS工艺，基本指令时间约为0.05µS，从各个性能指标评价，都比第二代微型机提高了一个数量级，已经达到或超过中、低当小型机(如PDP11/45)的水平。这类16位微型机通常都具有丰富的指令系统，采用多级中断系统、多重寻址方式、多种数据处理形式、段式寄存器结构、乘除运算硬件，电路功能大为增强，并都配备了强有力的系统软件。

四、第四代(1985年以后)：32位高档微型机
随着科学技术的突飞猛进，计算机应用的日益广泛，现代社会对计算机的依赖已经越来越明显。原来的8位、16位机已经不能满足广大用户的需要，因此，1985年以后，Intel公司在原来的基础上又发展了80386和80486。其中，80386有工作主频达到25MHz，有32位数据线和24位地址线。以80386为CPU的COMPAQ 386、AST 386、IBM PS2/80等机种相继诞生。同时随着内存芯片的发展和硬盘技术的提高，出现了配置16MB内存和1000MB外存的微型机，微机已经成为超小型机，可执行多任务、多用户作业。由微型机组成的网络、工作站相继出现，从而扩大了用户的应用范围。1989年，Intel公司在80386的基础上，又研制出了80486。它是在80386的芯片内部增加了一个8KB的高速缓冲内存和80386的协处理器芯片80387而形成了新一代CPU。1993年3月22日，Intel公司发布了它的新一代处理器Pentium(奔腾)。它采用0.8µm的BicMOS技术，集成了310万个晶体管，工作电压也从5V降到3V。随着Pentium新型号的推出，CPU晶体管的数目增加到500万个以上，工作主频率从66MHz增加到333MHz。1998年3月，Intel公司在CeBIT贸易博览会展出了一种速度高达702MHz的奔腾II芯片。1999年，以奔腾II450、奔腾III450为微处理器、内存128MB、硬盘8.4GB的微机已在我国上市。
微型机由于结构简单、通用性强、价格便宜，已成为现代计算机领域中一个极为重要的，并正以难以想象的速度向前发展。

传统计算机系统由硬件底层到软件用户高层主要分为以下层次

1、应用（问题）

使用计算机的目的是完成或解决任何一个应用（问题），最开始是由自然语言描述的，但是计算机只能理解机器语言。

传统计算机系统采用分层方式构建，通过向上层用户提供一个抽象简洁的接口而降较低层次的实现细节隐藏起来。

2、算法

算法层面是将一个具体的应用分割成为多个模块，通过算法层面将之转换多个较为简化的步骤。

3、编程（语言）

通过编程，将自然语言描述的问题转换为机器语言，需要经过应用问题描述，算法抽象，高级语言程序设计，将高级语言转换成团顶机器语言。

4、操作系统/虚拟机

提供具有人机交互功能的用户界面和底层系统调用服务例程。

5、指令集体系结构（ISA）

软件和硬件之间接口的一个完整定义。ISA定义了一个计算机可以执行的所有指令的集合，每条指令规定了计算机执行什么操作，以及所处理的操作数存放的地址空间和操作数的类型。

6、微体系结构

ISA是对指令系统的一种规定或结构规范，具体实现的组织就是微体系结构。是软件中不可感知的部分。

7、逻辑电路

微体系结构最终是由逻辑电路实现的。

扩展资料

现代计算机系统（冯诺依曼机）的特点

(1)采用存储程序方式，指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中，数据和程序在内存中是没有区别的,它们都是内存中的数据,当EIP指针指向哪 CPU就加载那段内存中的数据,如果是不正确的指令格式,CPU就会发生错误中断这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令哪些是数据）。

指令和数据都可以送到运算器进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。

(2)存储器是按地址访问的线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。

(3)指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。操作数本身无数据类型的标志，它的数据类型由操作码确定。

(4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。指令在存储器中按其执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址。指令计数器只有一个，一般按顺序递增，但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。

(5)以运算器为中心，I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器。

(6)数据以二进制表示。

参考资料来源：百度百科-冯·诺依曼体系结构

计算机系统按功能可划分成多层次结构，在传统机器级上是操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级，在下面的是微程序机器级以及扩展级电子线路。

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城迹希尔： 计算机系统具有层次性,它由多级层次结构组成.从功能上计算机系统可分为五个层次级别: 第一级是微程序设计级.这是一个硬件级,它由机器硬件直接执行微指令. 第二级是一般机器级,也称为机器语言级.它由微程序解释机器指令系统....

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城迹希尔： 共五个层次.第一级是微程序设计级,这是实在的硬件级别,它是机器硬件直接执行微指令.第二级是一般机器级,也称机器语言级,它是微程序来解释机器指令系统(硬件级别).第三级是操作系统级(也 称混合级),他是由操作系统程序来实现的.第四级是汇编语言级,他给编程人员提供一种符号形式的语言,以减少程序编写的复杂性.第五级是高级语言级,这是面向用户的,为方便用户编写应用程序而设置的.

黄冈市13477916374： 请说下计算机系统到底分那些层次结构,并各级的说明特点 - ？
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