计算机系统结构是计算机科学与技术专业的核心课程之一，旨在深入探讨计算机硬件与软件之间的接口与交互，以及如何构建高效、可靠的计算机系统。本讲作为课程的开篇，将重点介绍计算机系统结构的基本概念和计算机系统服务。
一、计算机系统结构概述
计算机系统结构（Computer Architecture）主要研究计算机系统的功能特性和设计原理，它关注的是程序员可见的硬件属性，即指令集架构（Instruction Set Architecture, ISA）。与计算机组成（Computer Organization）不同，系统结构更侧重于抽象的逻辑功能，而非具体的实现细节（如电路设计、时钟频率等）。经典的冯·诺依曼体系结构（存储程序概念）仍是现代计算机的基础，其核心包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件。
随着技术的发展，计算机系统结构不断演进，出现了并行处理、多核处理器、分布式系统、云计算等新型架构，以满足日益增长的计算需求。
二、计算机系统服务
计算机系统服务是指由硬件和操作系统协同提供的一系列功能，旨在支持应用程序的高效运行和用户的有效操作。主要包括以下几类：
- 处理机管理：操作系统通过进程调度、线程管理等方式，合理分配CPU资源，实现多任务并发执行，提高系统利用率。
- 存储管理：包括内存分配与回收、虚拟内存技术（如分页、分段）等，为程序提供统一的地址空间，隔离并保护不同进程的内存区域，同时利用辅助存储器（如硬盘）扩展可用内存。
- 设备管理：通过设备驱动程序、中断处理、缓冲技术等，统一管理各种输入输出设备（如键盘、显示器、磁盘），隐藏设备差异，提供简便的访问接口。
- 文件管理：操作系统提供文件系统，用于组织、存储、检索和保护数据。它管理文件的逻辑结构和物理存储，支持文件的创建、读写、删除等操作。
- 用户接口：包括命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI），使用户能够方便地与计算机系统交互，执行命令和运行程序。
- 安全与保护：通过身份认证、访问控制、加密等手段，防止未授权访问和恶意攻击，确保系统数据的机密性、完整性和可用性。
- 网络通信：现代操作系统集成网络协议栈（如TCP/IP），支持计算机之间的数据传输和资源共享，这是分布式系统和互联网应用的基础。
三、
计算机系统结构是连接硬件与软件的桥梁，而计算机系统服务则是这一结构的具体体现，它们共同构成了现代计算环境的基础。理解这些基本概念和服务，有助于我们更好地设计、开发和优化计算机系统，应对未来更复杂的计算挑战。在后续课程中，我们将深入探讨指令集设计、流水线技术、存储层次结构等具体内容。
