计算机组成原理----计算机系统(1)：https://developer.aliyun.com/article/1511508
（4）计算机工作过程：
计算机会将高级语言翻译为机器能读懂的机器语言，并且将其装入主存储器中，如下图所示，存储体中每个存储单元的存储字长为16bit
取指令：
程序运行前，（PC）=0，指向第一条指令的存储地址
① PC的值通过地址总线传送到主存储器的MAR中。此时（PC）=0，所以（MAR）=0，即
(PC)--->MAR
经过这个操作，控制器向主存指明了此时需要访问0号主存地址对应的数据，同时通过控制总线告诉主存，此时要进行的是读操作。
② 主存储器会根据MAR记录的信息去存储体中找到0号主存地址对应的存储单元，并且将存储单元的数据存放到MDR中，此时MDR中存放的就是CPU想读取的第一条指令,即
M(MAR)--->MDR 主存储器中MAR存放的地址对应的存储单元的数据放到MDR中
(MDR)=000001 0000000101
③ 这个数据起始就是一条指令，解释为"取数a至ACC"，这条指令会通过数据总线放到IR中，导致(IR)=000001 0000000101，即
(MDR)-->IR
分析指令：
④ 该指令的操作码（前6bit）会被送到CU中，CU分析后得知这是"取数"指令，即
OP(IR)--->CU,OP(IR)表示取操作码
执行取数指令：
⑤ 接下来就需要将指令中的地址码指明的主存中数据取出来，并且放到ACC寄存器中，既然要读取地址码指向的数据，那么就需要先将地址码放到主存的MAR中，如下图所示，该存储单元存放的地址码=0000000101，就是要取5主存地址中的数据到ACC中，即
Ad（IR）--->MAR,Ad(IR)表示取地址码 （MAR）=5
⑥ 接下来主存会根据MAR的地址到存储体中找相应的数据，并把这一数据放到MDR中，即
M(MAR)---->MDR 导致（MDR）=0000000000000010=2
⑦ 最后在控制单元的指挥下，MDR中的数据会被送到ACC（累加寄存器）中，即
(MDR)--->ACC 导致(ACC)=0000000000000010=2
注：之前提到PC有自动+1的功能，在取指令这个动作完成后，PC就会自动+1了，即指明了下一条会执行的指令（主存地址为1的位置）
所以上一条指令完成取指后，(PC)=1，执行完该条指令后，(ACC)=2
如图所示，第二条指令是乘法指令：
对应上面的第⑦步，现在MDR中数（3），就会被放到MQ（乘商寄存器）中，即
MDR--->MQ 导致(MQ)=0000000000000011=3
接下来把a的值放到通用寄存器X中，即CPU执行乘商操作时，会把被乘数放到通用寄存器X中，即ACC寄存器中的数据放到X中，而乘数放到MQ中，就是下面的第10步
(ACC)--->X 导致(X)=2
接下来CU会通过控制总线告诉ALU(算术逻辑单元)，让其进行乘法运算，那么ALU会将X与MQ中的数据进行相乘操作，并将最终的结果放到ACC中，如下面的11所示，即
(MQ)*(X)--->ACC 由ALU实现乘法运算，导致(ACC)=2*3=6，如果乘积太大，则需要MQ辅助存储，MQ会用来存储乘商运算结果的低位
此时ACC就存放了a*b的值了。
借这个例子就很好理解下图了：
分析完两条指令后，我们可以看到，取指令与分析指令的流程都是一样的，只有当CU分析出指令的不同功能时，操作才会产生区别，所以接下来就从CU分析指令后讲解：
第三条指令的执行：
上一条指令取指后（PC）=2，执行完上一条指令后，（ACC）=6，即ACC中存放了上一条指令执行的结果。
同理，CU分析后，得知这是一个"加法"指令。CPU将指令的地址码送到MAR(0000000111)，导致(MAR)=7,即:Ad(IR)--->MAR
接着主存储器会根据MAR，到存储体中寻找对应数据，即主存地址为7的位置存放的数据，放到MDR中
M(MAR)--->MDR 导致(MDR)=0000000000000001=1
由于是"加法"指令，MDR会将数据传送到通用寄存器X中
(MDR)--->X 导致(X)=0000000000000001=1
到这一步，ACC中存放的是被加数，而X中存放的是加数，控制单元CU会向ALU发出信号，指明这是一个加法操作，那么ALU就会将ACC与X中的值相加，并且将加和的结果放到ACC中，即下面的第10步：
(ACC)+(X)--->ACC 导致(ACC）=7
此时ACC就存放了a*b+c的值了。
第四条指令的执行：
上一条指令取指后(PC)=3,执行后，（ACC）=7
由CU分析后，这是一条"存数"指令，接着IR会将该数据的地址码（0000001000）送到MAR中，导致（MAR）=0000001000=8，即：Ad(IR)--->MAR
另外ACC会通过数据总线将数据送到MDR中，即(ACC)--->MDR,导致（MDR）=7，此时MDR中存放的就是a*b+c的值了。
存放的就是a*b+c的值了。
(MAR)=8,(MDR)=7，CU通过控制总线告诉主存储器此次是一次写主存的操作，那么主存储器会根据MAR所指明的地址，把MDR中的数据放到相应的位置中，也就是将a*b+c的值7存放到主存地址为8的位置。
第五条指令的执行：
上一条指令取指后（PC）=4
CU分析后，得知这是一条"停机"指令，那么利用中断机制通知操作系统终止该进程。
总结：
根据指令周期的不同阶段（取指令，分析指令，执行指令），CPU就能区分其从主存中取出的是指令还是数据，例如"取指令阶段"就是取的指令，"执行指令阶段"就是取的数据。
6.计算机系统的多级层次结构
（1）低级语言
机器语言：
传统意义的计算机只能识别机器语言，也就是二进制表示的指令,CPU在执行二进制表示的指令时，还需要将这些机器指令细分为更细的指令执行，即微指令或微操作。也就是用微指令解释并执行每一条机器指令。
例如下图，主存地址为0的指令，就需要分为9个微操作。
汇编语言：
由于二进制指令用于编程是很不方便的，所以出现了汇编语言，使用汇编语言的程序员看到的机器就是"虚拟机器"，为什么是"虚拟机器"？
因为在使用汇编语言的程序员看来，好像机器能直接识别汇编语言，但是机器其实无法直接识别汇编语言，而是需要通过汇编程序翻译成等价的机器语言程序，才可以执行。
一条汇编语言对应一条机器指令：
用汇编语言编写的程序，只是更便于理解而已，但本质上依然属于低级语言。
（2）高级语言
在程序员看来，可以识别高级语言的机器，也称为"虚拟机器"，因为机器不能直接识别高级语言，高级语言需要用编译程序翻译成汇编语言程序，用汇编程序翻译成机器语言程序，机器才能识别。
（3）计算机系统的层次结构
高级语言编写的程序可能会用到操作系统提供的服务，例如通过系统调用请求操作系统的服务，汇编语言编写的程序同理，那么完善的层次如下图所示：
操作系统与操作系统之上的部分就为软件部分，用机器语言的机器及以下的部分就为硬件部分
下层是上层的基础，上层是下层的扩展。
（4）三种级别的语言
如上图所示，高级语言需要用编译程序翻译成汇编语言程序，用汇编程序翻译成机器语言程序，机器才能识别。事实上也有一些语言，经过编译程序的编译后，就能直接得到机器可识别的机器语言程序。
还有一些高级语言的执行，并不是通过编译程序编译，而是通过解释程序，将高级语言翻译为对应的机器语言指令，例如：JavaScript、Python、Shell
编译程序与解释程序的区别：
编译程序：将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序(只需翻译一次)，例如执行完C语言后生成的.exe文件，这个文件就是用机器语言描述的
程序，只要生成这一文件，之后就不需要再进行编译了。
若要运行这一程序，只需要加载这一文件即可。
解释程序：将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句，并立即执行。紧接着再翻译下一句(每次执行都要翻译)
所以编译程序执行效率更高，解释程序执行效率较低。
注：编译、汇编、解释程序，可统称“翻译程序”，他们的作用都是将更高级的语言翻译为更低级的语言。
补充：计算机体系结构与计算机组成原理的区别
计算机体系结构探讨的是如何设计硬件与软件之间的接口。而计算机组成原理探讨的是如何用硬件实现所定义的接口。这对程序员来说是“透明”的，即程序员是看不见的。
