计算机科学第3章 计算机体系结构

1、第第3 3章章 计算机体系结构计算机体系结构1. 了解计算机系统的多级层次结构2. 理解计算机体系结构基本概念3. 掌握冯诺依曼与哈佛体系结构4. 理解指令和指令集，了解CISC和RISC结构原理5. 理解流水线技术，了解并行处理和多处理器体系结构6. 理解软件的本质与内涵，掌握计算机软件的总体层次分类1. 计算机系统的多级层次结构 2. 体系结构的基本概念3. 冯诺依曼结构和哈佛结构 4. 处理器体系结构 5. 计算机软件系统掌握冯诺依曼机原理和体系结构掌握现代计算机处理器体系结构 第一第一节节 计算机系统计算机系统的多级层次结的多级层次结构构 计算机是一个复杂的系统，是由硬件和软件结合而成

2、的有机整体，如同一切复杂的自然系统和人为系统一样，计算机内部也存在多级的层次结构。这种多层次结构是人们对于计算机一种深入的、本质的认识和应用，它是随着计算机的发展而逐步建立起来的。虚拟机(Virtual Machine)： 虚拟机（VM）是支持多操作系统并行运行在单个物理服务器上的一种系统，能够提供更加有效的底层硬件使用。在虚拟机中，中央处理器芯片从系统其它部分划分出一段存储区域，操作系统和应用程序运行在“保护模式”环境下。如果在某虚拟机中出现程序冻结现象，这并不会影响运行在虚拟机外的程序操作和操作系统的正常工作 。计算机系统的多级层次：l机器语言机器l中间语言机器（汇编语言）l高级语言机器

3、Pascal 语言 C语言 Java语言 BASIC 语言等 计算机系统的多级层次：l机器语言机器l操作系统语言机器l中间语言机器（汇编语言）l高级语言机器l用户程序机器 计算机的多级层次结构示意图计算机的多级层次结构示意图 翻译高级语言的主要方法： 1 编译法：给计算机高级语言编制一套用机器语言编写的编译程序，它先把源程序全部翻译成目的程序，再提供给机器执行。 执行过程: 典型语言：Pascal、C编译程序(机器语言) 高级语言程序编译成目的程序生成执行程序 翻译高级语言的主要方法： 2 解释法：与编译法不同，它不是先把源程序全部编译为目的程序后再执行，而是把程序的语句逐条翻译成为目的程序并

4、且立即逐条执行。即解释一条执行一条 高级语言程序目的程序(逐条翻译) 生成执行程序执行过程执行过程: 典型语言：典型语言：BASIC 计算机多级层次结构要解决的基本问题: (1) 计算机系统的理解问题； (2) 计算机功能扩展问题。 第二节第二节 计算机体系结构概述计算机体系结构概述1. 1.计算机体系结构计算机体系结构 计算机体系结构（computer architecture）通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。2. 2. 计算机组成计算机组成 计算机组成（computer organization）是在计算机体系结构的基础上，设计计算机各部件

5、的具体组成，及它们之间的连接关系。 3.3. 计算机实现计算机实现 计算机实现（computer implementation），是计算机组成的物理实现。包括中央处理机、主存储器、输入输出接口和设备的物理结构，所用的器件工艺、性能及模块的划分，电源、冷却、装配等技术，生产工艺和系统调试等各种问题。几个基本概念间的关系几个基本概念间的关系 体系结构、计算机组成、计算机实现计算机体系结构 诊断计算机组成 操作系统指令系统应用程序计算机实现 由图示可见，由图示可见，体系结构体系结构在整个计算机系统在整个计算机系统中占据核心地位中占据核心地位1. 1. 系列机系列机（family computer）

6、指某一厂商生产的具有相同的体系结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。2 2. .软件兼容软件兼容 同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样。 3.3.兼容机兼容机(compatible machine) 不同厂家生产的具有相同体系结构的计算机称为兼容机。第三节第三节 冯冯诺依曼结构和哈佛结构诺依曼结构和哈佛结构 冯诺依曼理论的思想：把程序和数据一起存储在存储器里，让计算机自己负责从存储器里提取指令，执行指令，循环式地执行这两个动作。计算机在执行程序的过程中，就可以完全摆脱外界的影响，以自己可能的速度自动地运行。按照这种原理构造出来的计算机是“

7、存储程序控制计算机”，也被称做“冯诺依曼计算机”。冯冯诺依曼理论的要点：诺依曼理论的要点：l指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；l指令格式使用二进制机器码表示；l使用程序存储控制方式工作。十进十进制制计算计算机指机指令令冯冯诺依曼提诺依曼提出二进制机出二进制机器码表示计器码表示计算机指令格算机指令格式式冯冯诺依曼结构诺依曼结构 普林斯顿体系结构（普林斯顿体系结构（Princetion Architecture)现代现代通用计算机使用的最主要结构通用计算机使用的最主要结构。l指令与数据均是用二进制代码形式表现，电子线路采用二进制。 l存储器中的指令与数据形式一致，机器对它们同

8、等对待，不加区分。 l指令在存储器中按执行顺序存储，并使用一个指令计数器来控制指令执行的方向，实现顺序执行或转移。 l存储器的结构是按地址访问的顺序线性编址的一维结构。 l计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。l一个字长的各位同时进行处理，即在运算器中是并行的字处理。l运算器的基础是加法器。 冯冯诺依曼结构的主要特点：诺依曼结构的主要特点：冯冯诺依曼结构的缺陷诺依曼结构的缺陷： 1)由于处理器与存储器之间的特殊关系，处理器要频繁访问存储器，而处理器的速度要高出存储器几个数量级，存在处理器与存储器之间的瓶颈；同时，由于其执行指令是串行的，由此造成指令串行执行效率低，不

9、能充分发挥处理器功效。 2)在使用计算机语言的时候，人们常常使用高级语言，而高级语言与机器语言之间的差别是较大的，要用不同的编译和解释程序将高级语言的源程序翻译成机器可以识别的机器语言，从而带来较大的工作量。 3)由于冯诺依曼型计算机采用的是按地址访问的顺序存储空间，对于复杂的数据结构，必须经过地址映像存放才能解决问题，因此也带来了不便。1.将运算器与控制器集中于一块芯片，作为中央处理器（CPU）2. 采用先行控制、流水线等方法，开发并行性 3. 采用多体交又存储器，增加存储带宽 4. 采用总线结构，将计算机各个部件连接起来，并实现各部件之间正确的数据传输 5. 以存储器为核心，使I/O设备和

10、处理器可并行工作 总线结构的主要优点：l简化了系统结构，便于系统设计制造；l大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性；l便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口；l便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化；l便于设备的软件设计，所有需要控制接口的软件就是对不同的接口地址进行操作；l便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。哈佛结构哈佛结构 Harvard architecture Harvard architecture，缩写为，缩写为HARCHARC 程序指令程序指令存储和数据存储分开的存储器结构存储和数据存储分开的存储器结构，与与冯冯诺依曼诺依曼结构的本质

11、结构的本质区别区别。哈佛哈佛结构对比冯结构对比冯诺依曼结构的主要优点诺依曼结构的主要优点 哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储，执行时可以预先读取下一条指令。哈佛结构采用程序和数据空间独立的体系结构，可以减轻程序运行时的访存瓶颈，这是冯诺依曼结构所无法解决的。第四节第四节 处理器体系结构处理器体系结构 从本质上讲，计算机体系结构是一门设计计算机的学科，包括计算机的指令系统设计，结构设计，实现技术，以及与系统软件操作系统和编译器相关的一系列技术。处理器技术是计算机体系结构的核心。 主要内容：1.指令系统2. CISC结构3. RISC结构4. 并行处理与流

12、水线技术 指令指令是指控制计算机执行某种操作的命令，也称为是指控制计算机执行某种操作的命令，也称为机器指令机器指令。指令的作。指令的作用是协调各硬件部件之间的工作关系，它反映了计算机所拥有的基本功能用是协调各硬件部件之间的工作关系，它反映了计算机所拥有的基本功能，是计算机运行的最小功能单位。一台计算机中所有机器指令的集合，称，是计算机运行的最小功能单位。一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的为这台计算机的指令集指令集，或者，或者指令系统指令系统。指令系统的特征：1.指令格式 2.指令长度3.指令操作码在处理器内的存储形式 4.指令周期 5.指令类型6.指令系统的寻址方式 根据指令系统

13、功能结构的不同，计算机体系结构发展趋势呈现两种截然不同的方向：复杂指令集计算技术（CISC） Complex Instruction Set Computing精简指令集计算技术（RISC） Reduced Instruction Set ComputingCISCRISC1) 1)指令指令愈丰富功能愈强，编译程序愈好写，指令效率愈高愈丰富功能愈强，编译程序愈好写，指令效率愈高 ；2) 2) 指令系统愈丰富，愈可减轻软件危机指令系统愈丰富，愈可减轻软件危机 ；3)3)指令系统指令系统丰富，尤其是存储器操作指令的增多，可以改善系统结构的丰富，尤其是存储器操作指令的增多，可以改善系统结构的质量；质

14、量； 4) 4)以以微程序控制器为核心，指令存储器与数据存储器共享同一个物理存微程序控制器为核心，指令存储器与数据存储器共享同一个物理存储空间储空间 。典型CISC处理器结构 一些典型的一些典型的CISC结构处理器结构处理器l指令使用率不均衡。在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。据统计，约有20的指令使用频率最大，占运行时间的80。也就是说，有80的指令只在20的运行时间内才会用到，即所谓的“二八规律”。l结构复杂不利于VLSI实现。CISC结构指令系统的复杂性导致整个计算机系统结构的复杂性，不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。另外，CISC结构指令系统的复杂

15、性还给VLSI设计带来了很大负担，大量的复杂指令必然增加译码的难度，许多复杂指令需要很复杂的操作，不利于提高运行速度，且容易导致芯片工作不稳定。l不利于采用先进结构提高性能。在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能，阻碍了计算机整体能力的进一步提高。 二八定律，也叫巴莱多定律，是世纪末世纪初意大利经济学家巴莱多发明的。他认为，在任何一组东西中，最重要的只占其中一小部分，约，其余的尽管是多数，却是次要的，因此又称二八法则。人类的社会实践活动证明，二八法则具有广泛的适用性，不仅适用于经济学、管理学、心理学等社会科学，在计

16、算机领域也普通适用。1. RISC设计思想设计思想l精简指令系统。可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令 ；l减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种 ；l在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长 ； l单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令 。 系统优化某部件所获得的系统性能的改善程度，取决于该部件被使用的频率，或所占总执行时间的比例。 系统优化某部件所获得的系统性能的改善程度，取决于该部件被使用的频率，或所占总执行时间的比例。处理器执行时间处理器

17、执行时间 = ICCPICC典型RISC处理器结构 一些典型的一些典型的RISC结构处理器结构处理器2. RISC2. RISC结构特征结构特征l精简指令系统。可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令。l减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种。l在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长。l单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。 1.并行处理并行处理的的概念概念 在同一时刻或是在同一时

18、间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，它们在时间上能互相重叠，就称为并行处理并行处理。 并行处理并行处理有两个不同特征： 同时性同时性（Simultaneity）：两个或多个事件在同一时刻发生。 并发并发性性（Concurrency）：两个或多个事件在同一时间间隔内发生。并行计算机并行计算机 并行计算机并行计算机是由一组处理单元组成的。这组处理单元通过相互之间的通信与协作，以更快的速度共同完成一项大规模的计算任务。 并行计算机的两个最主要的组成部分是计算节点和节点间的通信与协作机制。并行计算机体系结构的发展主要体现在计算节点性能的提高及节点间通信技术的改进两方面。2.并行处理并行处理

19、系统系统并行处理计算机结构通常包括以下三种形式：l流水线计算机：主要通过时间重叠，让多个部件在时间上交错重叠地并行执行运算和处理，以实现时间上的并行。l阵列处理机：主要通过资源重复，设置大量算术逻辑单元，在同一控制部件作用下同时运算和处理，以实现空间上的并行。l多处理器系统：主要通过资源共享，让共享输入/输出子系统、数据库资源及共享或不共享存储的一组处理机在统一的操作系统全盘控制下，实现软件和硬件各级上相互作用，达到时间和空间上的异步并行。2.并行处理并行处理系统系统 按照著名的弗林(Flynn) 计算机分类模型，根据计算机的指令和数据流的并行性，把所有的计算机分为四类：（1）SISD (Si

20、ngle Instruction Stream Single Data Stream)单指令流单数据流（2）SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream)单指令流多数据流（3）MISD (Multiple Instruction Stream Single Data Stream)多指令流单数据流（4）MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream)多指令流多数据流2.并行处理并行处理系统系统（1）SISD(Single Instruction Stream Single

21、Data Stream)单指令流单数据流单指令流单数据流 计算机的指令部件每次只对一条指令进行译码和处理，并只对一个操作部分分配数据，是按照排序的方式进行顺序处理，也就是说通常由一个处理器和一个存贮器组成，它通过执行单一的指令流对单一的数据流进行操作，指令按顺序读取，数据在每一时刻也只能读取一个，传统的冯诺依曼机均属此类。弱点是单片处理器处理能力有限，同时，这种结构也没有发挥数据处理中的并行性潜力，在实时系统或高速系统中，很少采用SISD结构。 典型的冯典型的冯诺依曼计算机大多采用诺依曼计算机大多采用SISD结构结构2.并行处理并行处理系统系统（2）SIMD (Single Instructi

22、on Stream Multiple Data Stream)单指令流多数据流单指令流多数据流 属于并行运算计算机，计算机有多个处理单元，由单一的指令部件控制，按照同一指令流的要求为他们分配各不相同的数据并进行处理。系统结构为由一个控制器、多个处理器、多个存贮模块和一个互连总线（网络）组成。所有”活动的”处理器在同一时刻执行同一条指令，但每个处理器执行这条指令时所用的数据是从它本身的存储模块中读取的。对操作种类多的算法，当要求存取全局数据或对于不同的数据要求做不同的处理时，它是无法独立胜任的。早期的多处理器计算机多属于早期的多处理器计算机多属于SIMD结构结构2.并行处理并行处理系统系统（3）

23、MISD (Multiple Instruction Stream Single Data Stream)多指令流单数据流 流水线处理计算机：计算机具有多个处理单元，按照多条不同的指令要求同时对同一数据流及其处理输出的结果进行不同的处理，是把一个单元的输出作为另一个单元的输入。MISD结构计算机只出现于早期自动控制系统中，结构计算机只出现于早期自动控制系统中，目前已很少应用。目前已很少应用。2.并行处理并行处理系统系统（4）MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream)多指令流多数据流 多处理机系统：是指能实现指令、数据作业、任务

24、等各级全面并行计算的多机处理系，统，典型的MIMD系统由多台处理机、多个存储模块和一个互连网络组成，每台处理机执行自己的指令，操作数也是各取各的。MIMD结构中每个处理器都可以单独编程，因而这种结构的可编程能力是最强的。但由于要用大量的硬件资源解决可编程问题，硬件利用率不高。 目前，目前，MIMD开始作为一种通用多处理器体系结构出现开始作为一种通用多处理器体系结构出现 。2.并行处理并行处理系统系统 多核多核CPU 科技使得越来越多的电路可以放置在一个硅片上，以致计算机部件之间的物理差别逐渐变小，单独的一个芯片就可以包括一个CPU和主存储器，使得在单独的设备中提供一个完整的系统，并在更高的设计

25、层面被用作一个抽象工具。在今天的技术程度下，单独的芯片可以存放不止一个完整的CPU。这就是称为多核CPU设备的基础体系结构：在同一芯片上存在2个（或4个、8个等）CPU以及共用的高速缓冲存储器。这种设备简化了MIMD系统的构建，并已迅速应用于家用计算机。3. 流水线技术流水线技术 流水线流水线（pipeline）技术技术允许计算机在一个机器周期内的各步骤操作重叠进行。特别是，当执行一条指令时，可以读取下一条指令，也就意味着，在任何一个时刻可以有不止一条指令在“流水线”上，每条指令处在不同的执行阶段。这样，即便读取和执行每条指令的时间保持不变，计算机的总的吞吐量却提高了。3. 流水线技术流水线技

26、术流水线技术原理：实现流水操作的基本思想是：流水线技术将一个重复的时序过程分解成若干个子过程，每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。流水线工作过程描述：流水线工作过程的描述：采用时(间)-空(间)图的方法。描述的是指令执行流水线的时-空图。流水线技术原理流水线技术原理t8t7t6t5t4t3t2t1执行指操作数指令译码取指令空间时间123455432112345543213. 流水线技术流水线技术流水技术的特点：l流水线可分成若干个互有联系的子过程（功能段）。l实现子过程的功能段所需时间尽可能相等，避免因不等而产生处理的瓶颈，形成流水线的断流。l形成流水处理，需要一段准备

27、时间，称“通过时间”。只有在此之后流水过程才稳定。 l指令流发生不能顺序执行时，会使流水过程中断，再形成流水过程需要“通过时间”，所以流水过程不应常断流，否则效率就不会很高。第五节第五节 计算机软件系统计算机软件系统计算机计算机软件系统（软件系统（Soft SystemSoft System） 软件软件是计算机系统的重要组成部分，它是计算机程序以及与程序有关的各种文档的总称。计算机系统包括硬件硬件和软件软件两个组成部分。硬件是所有软件运行的物质基础，软件能充分发挥硬件的功能作用并且可以扩充硬件功能，完成各种系统及应用任务，两者互相促进、相辅相成、缺一不可。 软件软件由能够完成预定功能和性能的一

28、组计算机指令（计算机程序）、程序正确运行所需要的数据、描述程序的设计与使用等方面的文档三部分组成。 简单地说一个完整的软件包括程序、数据和文档三个组成部分。在本质上，软件是控制计算机硬件运行，解决实际问题的逻辑方法；以各种形式记录在介质上的程序、数据和文档都是软件的表现形式，就像用乐谱来记录音乐一样。 软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，与硬件合为一体完成系统功能。 图图2-9 2-9 软件系统组成软件系统组成图 2 10 计算机系统软件层次结构示意图应用软件系统软件操作系统裸机 图2 10所示的计算机系统软件层次结构中，每层具有一组功能并提供相应的接口，接口掩盖层内的实现细节，对层外

29、提供了功能更强、使用更方便面的机器，称之为虚拟虚拟机机(Virtual machine) 。虚拟计算机是人们经过多年研究认识到找到的一种方法，它把硬件的复杂性与用户隔离开来。在计算机裸机上加上一层又一层的软件来组成整个计算机系统，同时，为用户提供一个容易理解和便于程序设计的接口。每当在计算机上覆盖了一层软件，就提供了一种抽象，系统的功能便增加一点，使用就更加方便一点，用户可用的运行环境就更加好一点。对用户来说使用的是一台与裸机更友好友好的虚拟计算机。操作系统 DOS、Windows系列；UNIX；Mac OS语言处理程序各种语言（C、C+、Java等）的编译、解释程序 数据库管理系统FoxBA

30、SE、FoxPro、SQL Server 、ORACLE服务软件 编辑程序、连接装配程序、打印管理程序、测试程序、诊断程序等其他 网络管理软件等1. 1. 系统软件系统软件文档处理软件 WORD、EXCEL、PowerPoint、Author ware等图形处理软件AutoCAD、3DS、PaintBrush、PhotoShop等；管理信息系统MIS、MFS等学科领域专用软件 CIMS（CAD/CAM）、Matlab、Protel、GIS等其他 网络应用软件、娱乐软件等2. 2. 应用软件应用软件1. 1. 商业软件商业软件 商业软件（commercial software）是在计算机软件中，

31、指被作为商品进行交易的软件。请注意这些软件不仅用于商业，只是其以商品形式通过市场进行交流，使用软件的用户需要向开发软件的作者支付费用。现在大多数的软件都属于商业软件。相对于商业软件，有非商业的、可供分享使用的自由软件（Free Software）、分享软件（Shareware）、免费软件（Freeware）等。 软件作为商品，在经济社会中不仅对社会发展起了积极作用，在相当的时期内，对软件产业自身的发展也起了非常积极的作用。能开发出优秀的软件，就能获得高额的经济效益国，吸引了很多优秀人才投身软件产业。2. 2. 开源软件开源软件 开源软件（Open source software，缩写：OSS，

32、亦称为开放源代码软件）是一种源代码可以任意获取的计算机软件，这种软件的版权持有人在软件协议的规定之下保留一部分权利并允许用户学习、修改、增进提高这款软件的质量。开源协议通常符合开放源代码的定义的要求。一些开源软件被发布到公有领域。开源软件常被公开和合作地开发。 开源软件同时也是一种软件散布模式。一般的软件仅可取得已经过编译的二进制可执行档，通常只有软件的作者或著作权所有者等拥有软件的源代码。2. 2. 开源软件开源软件 公开源代码的软件并不一定都能称之为开放源代码软件。有些软件的作者只将源代码公开，同时作者可能设定公开源代码的条件限制，诸如限制可阅读源代码的对象、限制衍生产品等，这样就不符合“

33、开放源代码”的定义及条件，这类软件只能称之为“公开”源代码软件。2. 2. 开源软件开源软件OSI（Open Source Initiative）定义开源软件：l自由再散布（Free Distribution）：允许获得源代码的人可自由再将此源代码散布。 l源代码（Source Code）：程式的可执行档在散布时，必需以随附完整源代码或是可让人方便的事后取得源代码。 l衍生著作（Derived Works）：让人可依此源代码修改后，在依照同一授权条款的情形下再散布。 l原创作者程式源代码的完整性（Integrity of The Authors Source Code）：意即修改后的版本，需以

34、不同的版本号码以与原始的程式码做分别，保障原始的程式码完整性。 l不得对任何人或团体有差别待遇（No Discrimination Against Persons or Groups）：开放源代码软件不得因性别、团体、国家、族群等设定限制，但若是因为法律规定的情形则为例外（如：美国政府限制高加密软件的出口）。 l对程式在任何领域内的利用不得有差别待遇（No Discrimination Against Fields of Endeavor）：意即不得限制商业使用。 l散布授权条款（Distribution of License）：若软件再散布，必需以同一条款散布之。 l授权条款不得专属于特定产

35、品（License Must Not Be Specific to a Product）：若多个程式组合成一套软件，则当某一开放源代码的程式单独散布时，也必需要符合开放源代码的条件。 l授权条款不得限制其他软件（License Must Not Restrict Other Software）：当某一开放源代码软件与其他非开放源代码软件一起散布时（例如放在同一光碟片），不得限制其他软件的授权条件也要遵照开放源代码的授权。 l授权条款必须技术中立（License Must Be Technology-Neutral）：意即授权条款不得限制为电子格式才有效，若是纸本的授权条款也应视为有效。3. 3

36、. 其他形态其他形态（1）自由软件（Free Software） 遵循GPL规则，保证您有使用上的自由、获得源程序的自由，可以自己修改的自由，可以复制和推广的自由，也可以收费的一类软件。（2）免费软件（Freeware） 免费软件泛指一切不需金钱购买就可以获得和使用的软件。（3）绿色软件（Green Software） 无需安装便可使用，可存放于可移除式储存媒体（如移动硬盘、优盘等）中，所在储存媒体移除后也不会将任何纪录（登录档讯息等）留在本机电脑上。（4）共享软件（shareware） 可以免费地获取和安装，并使用一段时间。但使用期限到后，用户应当停止使用并卸载，如果想继续使用则需支付相应的费用。本本 章章 小小 结结 虚拟机的概念有助于我们正确理解计算机的实质和计算机运算的实现途径，从而更好地进行计算机语言的研究和应用。虚拟机包括了从基础的硬件层到应用层的不同层次结构的虚拟机。 计算机能直接执行用机器语言所编的程序。机器语言是由二进制代码表示的计算机机器指令和数据组合而成。指令是用来指定计算机实现某种控制或执行某个运算的操作命令代码。一台计算机全部指令的集合，称为指令系统