计算机系统

计算机系统(Computer System)
常见学位 BS、MS、PhD
是否签证敏感
高中课程准备 理科
专业领域 理科
美国第一大学 加州大学伯克利分校
注:美国第一大学是以USNEWS计算机系统专业排名为准的

计算机系统(Computer System)通常两个个概念:一个是狭义的专指计算机系统结构,包括硬件系统及其架构与分布;一个是指完整的计算机体系,包括硬件系统和软件系统。计算机系统作为一门课程时也同样含有上述两种意思。

狭义概念的计算机系统可以构成计算机专业的一个专业方向,是专门以计算机的硬件系统及其分布与组织为研究对象的,从业方向通常是计算机硬件工程师。

而广义的计算机系统一般只是作为计算机软件工程或其它专业方向的一门基础学科,主要目的是让学生理解计算机,为将来更深入的学习打下基础。

狭义概念

计算机的硬件系统一般是冯·诺依曼结构或哈佛结构为基础的,以冯·诺依曼结构体系为例,一个完整的计算机系统包括:

  • 指令集架构(Instruction set architecture;简称 ISA):被视为一种机器语言,包含了许多相关的指令集(存储器寻址、处理器控制,暂存器控制等等...)。
  • 微体系结构/微架构(Microarchitecture)或称计算机组织(Computer organization):是更详细的叙述系统内部各元素如何进行合作与沟通。
  • 数据表示,即硬件能直接识别和处理的数据类型和数据格式;
  • 寻址方式,包括最小寻址单位和地址运算等;
  • 寄存器定义,包括操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器等的定义、数量和使用方式;
  • 指令系统,包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机制等;
  • 异常机制,包括中断、NMI和内部异常等;
  • 机器工作状态的定义和切换,如管态和目态等;
  • 输入输出结构,包括处理机、存储器与输入输出设备之间的连接方式、数据传送方式、数据流量、以及数据交换过程的控制等

除上述硬件系统外,狭义的计算机系统还包括计算机系统的架构与分布:

  • 计算机系统结构
  • 计算机网络(包括分布式计算和网络安全)
  • 计算机系统实现

广义概念

广义概念的计算机系统包括:计算机硬件系统、计算机系统的架构与分布、软件系统(包括操作系统、编译系统、应用软件、面向对象技术、程序设计语言、软件工程)、数据和信息系统(数据结构、数据存储、加密、压缩、编码、信息交互、信息存储、数据库等)等。

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