系统结构概述

计算机系统层次结构

• 硬件层：物理设备，包括CPU、内存、I/O等
• 系统软件层：操作系统、驱动程序等
• 支撑软件层：数据库、中间件等
• 应用软件层：各种应用程序
• 用户层：最终使用者

各层次之间通过接口和协议协同工作，实现复杂的计算任务。

冯·诺依曼结构与哈佛结构

• 冯·诺依曼结构： 程序存储和数据存储在同一存储器，采用统一的总线进行数据和指令的传输，结构简单、成本低，是现代通用计算机的基础。
• 哈佛结构： 指令和数据分别存储在不同的存储器，分别有独立的总线，常用于嵌入式和信号处理等领域，具有更高的并行性和效率。

典型系统结构描述

典型的冯·诺依曼结构包括：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器五大部件，通过总线互联。CPU（运算器+控制器）从存储器中读取指令和数据，进行处理后输出结果。

哈佛结构则将指令流和数据流分开，分别有独立的存储和通路，适合高性能场景。

系统结构的演变与发展

• 从单核到多核、分布式系统
• 从集中式到云计算、边缘计算
• 专用加速器（如GPU、TPU等）与异构计算

现代计算机系统结构不断演进，以适应大数据、人工智能等新应用需求。

小结与学习建议

• 理解系统层次结构有助于把握计算机整体工作原理
• 掌握冯·诺依曼与哈佛结构的区别及应用场景
• 关注系统结构的新发展，拓展知识面