程序員應(yīng)該了解的計(jì)算機(jī)知識(shí)一

1、程序員應(yīng)該了解的計(jì)算機(jī)知識(shí)（一）前記對(duì)于半道入行編程的程序員，大部分對(duì)計(jì)算機(jī)的工作原理的了解都是有限的，這些了解大部分都是在日常工作中去了解的，其實(shí)對(duì)應(yīng)程序員來(lái)說(shuō)不用深入了解理解計(jì)算機(jī)基本原理就足以應(yīng)付當(dāng)前的工作需要。然而多了解總比不了解要強(qiáng)，這也是筆者要整理此片文章的由衷。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1.計(jì)算機(jī)的分類步入21世紀(jì)的你，如果還不知道“計(jì)算機(jī)”，那你真的是OUT了。計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的可選成就之一,話說(shuō)計(jì)算機(jī)從總體上來(lái)說(shuō)可分為電子模擬電子模擬 計(jì)算機(jī)主要是通過(guò)電壓電流模擬計(jì)算機(jī)和電子數(shù)字計(jì)算機(jī)兩大類。實(shí)現(xiàn)連續(xù)的數(shù)值運(yùn)算，常被些實(shí)驗(yàn)室的科研人員所熟知；而被大眾所熟知的則是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，

2、也就是我們稱之為的“電腦”，其主要是通過(guò)模擬數(shù)字實(shí)現(xiàn)非聯(lián)系的位運(yùn)算。數(shù)字計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)效率、速度、適用性等特點(diǎn)，通常又分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)兩類。專用計(jì)算機(jī)，顧名思義，其是專門為完成某一類工作而設(shè)計(jì)的，所以其完成這項(xiàng)工作的效率極高，但是其適用性就大打折扣了。通用計(jì)算機(jī)并非是為完成莫一項(xiàng)任務(wù)而設(shè)計(jì)，能夠兼容性完成多項(xiàng)任務(wù)，按照簡(jiǎn)易程度、性能等特點(diǎn)又可以分為巨型機(jī)、大型機(jī)、型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類，其體積、功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量、指令系統(tǒng)等從前到后依次高升，但是其簡(jiǎn)易性則依次降低。巨型機(jī)通常也成為“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)算速度極快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，但是足夠龐大；大中小型計(jì)算機(jī)主要是根據(jù)其體積來(lái)

3、衡量劃定的；微型機(jī)簡(jiǎn)稱為“微機(jī)”常見的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC），其是由大規(guī)模的集成電路組成的體積較小的計(jì)算機(jī)；單片機(jī)則是最為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)，其主要是集成電路組成，以至于其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這些劃分只是根據(jù)其特點(diǎn)來(lái)區(qū)分的，隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,今天的小型機(jī)可能是明天的微型機(jī)，而今天的微型機(jī)可能是明天的單片機(jī)。2 .計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成（相信是人都應(yīng)該看的到，硬件是有型的實(shí)體，而軟件則是有型的虛構(gòu)體），其中硬件構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件則是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)。通俗的說(shuō)，軟件就是計(jì)算機(jī)上能看得到（當(dāng)然也有看不到的）但是摸不到的能夠協(xié)助完成工作的應(yīng)用程序，例如Win

4、dows系統(tǒng)、硬件驅(qū)動(dòng)程序等其他應(yīng)用程序；而硬件則是計(jì)算機(jī)的基本組件，是看得到摸得到的物體，例如主板、CPU等。2. 1.硬件系統(tǒng)組成從理論上講，計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成（從名字上即可看出各個(gè)部件的作用），這種劃分方式稱為“馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)”o運(yùn)算器運(yùn)算器（Datapath）,顧名思義就是進(jìn)行運(yùn)算的執(zhí)行部件。其主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的加工處理操作，包括加、減、乘、除等數(shù)學(xué)算術(shù)運(yùn)算和與、或、非等邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器主要由運(yùn)算邏輯單元ALU）和寄存器兩部分元件組成，其中寄存器用于提供參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)或臨時(shí)保存運(yùn)算結(jié)果。通常情況下運(yùn)算器集成于CPU中央

5、處理器中。實(shí)質(zhì)上運(yùn)算器采用的二進(jìn)制數(shù)制系統(tǒng)，其參與運(yùn)算的數(shù)是有二進(jìn)制表示（因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)律非常簡(jiǎn)單，在電子線路中可以靈活的表示電子元件的狀態(tài)，其比較容易實(shí)現(xiàn)而且設(shè)備最?。?。在運(yùn)算過(guò)程中，位數(shù)越多則運(yùn)算精度越高，則其所需的電子元件就越多，現(xiàn)在常見的計(jì)算機(jī)運(yùn)算器支持的位數(shù)有8位、16位、32位或64位。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（Memory）,顧名思義就是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件。其主要功能用于存放程序與數(shù)據(jù)（程序是計(jì)算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象），程序和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中以二進(jìn)制的方式表示，每8位二進(jìn)制數(shù)碼劃分為個(gè)存儲(chǔ)單元，必須通過(guò)地址來(lái)訪問(wèn)該單元，地址其實(shí)就是這個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)。存儲(chǔ)器主要由存儲(chǔ)體、

6、地址寄存器與譯碼線路、讀寫電路與數(shù)據(jù)寄存器、控制線路等元件構(gòu)成；通常情況下存儲(chǔ)器可分為內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器兩大類，內(nèi)部存儲(chǔ)器就是我們常說(shuō)的內(nèi)存（也稱為主存），外部存儲(chǔ)器也就是常說(shuō)的硬盤、U盤等，也成為外存或輔存，一般情況下外部存儲(chǔ)器也作為輸入/輸出設(shè)備?？刂破骺刂破鳎–ontrol）,是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心，主要用來(lái)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)組件的工作，完成程序信息的處理和數(shù)據(jù)的輸入/輸出。它一般由指令寄存器、狀態(tài)寄存器、指令編碼器、時(shí)序電路和控制電路組成。簡(jiǎn)而言之，控制器就是協(xié)調(diào)指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件工作的組件。通常情況下控制器集成于CPU中央處理器中。程序是由指令序列組成的，其實(shí)執(zhí)行程序就是逐條執(zhí)行指令

7、的過(guò)程，實(shí)質(zhì)運(yùn)算器所完成的每一步運(yùn)算操作就是一條指令。指令是由操作碼和地址碼組成，其實(shí)都是二進(jìn)制數(shù)碼，其中操作碼即表示指令所要進(jìn)行的操作，例如加、減、存、 據(jù)的地址，即在存儲(chǔ)單取等操作，地址碼表示參與運(yùn)算的數(shù)元中的位置?？刂破骶褪墙馕鲞@條指令，然后從存儲(chǔ)單元中取出數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的操作運(yùn)計(jì)算機(jī)在進(jìn)行計(jì)算機(jī)時(shí)，指令必須按順序一條一條的執(zhí)行?？刂破鞯幕救蝿?wù)就是按照指令序列的順序，先從存儲(chǔ)器取出一條指令放到控制器中，并對(duì)該指令的操作碼由譯碼器進(jìn)行解析，然后根據(jù)譯碼對(duì)應(yīng)的操作進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作行為，這就是執(zhí)行指令的過(guò)程；接著取出第二條指令，按照上述順序進(jìn)行執(zhí)行。過(guò)程中控制器會(huì)通過(guò)指令計(jì)數(shù)器來(lái)控制取指令的

8、當(dāng)前位置，每取出條指令其計(jì)算器就會(huì)加1,為取下一條指令做好準(zhǔn)備。輸入/輸出設(shè)備輸入設(shè)備(InputSystem),輸入設(shè)備是計(jì)算機(jī)的重要外部設(shè)備，其主要作用是將程序、原始數(shù)據(jù)、文字、字符、控制命令或現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)等信息輸入到計(jì)算機(jī)，并轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式保存在內(nèi)存中。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、光電輸入機(jī)、磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、光盤機(jī)等。輸出設(shè)備(OutputSystem),輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)的重要外部設(shè)備，其主要作用是將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算中間結(jié)果或最終結(jié)果、機(jī)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)符號(hào)及文字或各種控制信號(hào)等信息展示給用戶。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱、投影儀等。總線除過(guò)上面介紹的五部分外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

9、還必須包括另一個(gè)部件一一總線。總線是一組為系統(tǒng)部件之間數(shù)據(jù)傳送的公用信號(hào)線。具有匯集與分配數(shù)據(jù)信號(hào)、選擇發(fā)送信號(hào)的部件與接收信號(hào)的部件、總線控制權(quán)的建立與轉(zhuǎn)移等功能。典型的微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常多采用單總線結(jié)構(gòu)，一般按信號(hào)類型將總線分為三組,其中 AB( AddressBus)為地址總線；DB(DataBus)為數(shù)據(jù)總線；CB(ControlBus)控制總線。計(jì)算機(jī)通過(guò)總線將五大部件連接起來(lái)，總線是它們相互通信的公共通路，主要任務(wù)是在各部件之間傳送地址信息、數(shù)據(jù)信息和控制信息。2.1.硬件實(shí)物組成實(shí)物上看，一般PC包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、主機(jī)等大型部件組成，而主機(jī)則是計(jì)算機(jī)的主體部分，包括C

10、PU、主板、內(nèi)存條、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、硬盤以及其他媒體驅(qū)動(dòng)器組成這些都是通常聽到的可見的實(shí)體物件)。主板主板，又稱主機(jī)板(MainBoard)系統(tǒng)板(SystemBoard)或母板(MotherBoard),是計(jì)算機(jī)最重要的部件之一。主板上包含了計(jì)算機(jī)的主要電路系統(tǒng)，所有的計(jì)算機(jī)其他組件必須直接或間接依賴主板，計(jì)算機(jī)的性能主要取決與主板。主板其實(shí)可以看作一個(gè)設(shè)有多個(gè)接口的電路板，其中主要包括芯片、插槽、外設(shè)接口三大類組件。芯片類主要有BIOS(BasicInput/OutputSystem)芯片，南北橋芯片和RAID控制芯片等。BIOS芯片，即基本輸入/輸出系統(tǒng)芯片，它是一個(gè)存儲(chǔ)器，內(nèi)部保存著

11、與主板搭配的基本輸入輸出系統(tǒng)程序，這個(gè)程序由芯片制造商制作并固化在芯片上的；也可以說(shuō)BIOS其實(shí)是一個(gè)底層軟件，用于控制計(jì)算機(jī)的底層的輸入輸出操作，這個(gè)軟件可以識(shí)別各種硬件，還可以設(shè)置引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)備，系統(tǒng)時(shí)間以及調(diào)整CPU外頻等。因?yàn)锽IOS是存儲(chǔ)在BIOS芯片中的，而不是類似其他的外部存儲(chǔ)器中,所以通常稱為“固件(Firmware)”。隨之技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的BIOS也支持重新寫入，可以使計(jì)算機(jī)獲得更好的性能和支持。南/北橋芯片是兩個(gè)通信橋梁的兩個(gè)芯片，合成芯片組。南橋芯片主要負(fù)責(zé)硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備和PCI之間的數(shù)據(jù)流通；北橋芯片主要負(fù)責(zé)處理CPU、內(nèi)存和顯卡三者間的數(shù)據(jù)流通，一般發(fā)熱量較大，

12、位于散熱裝置附近。RAID控制芯片，主要用于支撐硬盤。插槽類主要有CPU插槽、內(nèi)存插槽、PCI插槽、PCIExpress插槽等。CPU插槽用于安裝CPU部件，CPU部件必須與主板相互兼容才可以安裝。內(nèi)存插槽主要用于安裝內(nèi)存條的卡槽，內(nèi)存種類、數(shù)量和容量都有內(nèi)存插槽決定。PCI插槽主要用于安裝調(diào)制解調(diào)器、聲卡、網(wǎng)卡等設(shè)備。PCIExpress插槽主要用于安裝顯卡部件。外設(shè)接口類主要有硬盤接口、COM接口（串口）、PS/2接口、USB接口、LPT接口（并口）、MIDI接口等。硬盤接口可分為IDE接口和SATA接口，現(xiàn)在大多都是SATA硬件驅(qū)動(dòng)器接口，這個(gè)接口的傳輸數(shù)據(jù)效率更高。COM接口用于連接串

13、行鼠標(biāo)和外置調(diào)制解調(diào)器（Modem）等設(shè)備，基本被淘汰。PS/2接口用于連接鍵盤或鼠標(biāo)，臺(tái)式機(jī)存在。USB接口使用較為廣泛，大多數(shù)外置設(shè)備都支持這個(gè)接口，該接口支持即插即用。LPT接口用于連接打印機(jī)或掃描儀等。MIDI接口主要用于MIDI設(shè)備，用于與其它控制設(shè)備相互通信。綜上所述，主板在計(jì)算機(jī)中起到了舉足輕重的作用，通過(guò)各種控制信號(hào)來(lái)管理各種電子容器，從而達(dá)到不同的效果，幾乎所有的外設(shè)接口都直接或間接的與主板相關(guān)聯(lián)，大部分的硬件設(shè)備必須與主板相兼容才能正常運(yùn)行，也可以說(shuō)主板可以決定其它的部件。主板可以看著各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作的場(chǎng)所，提供各個(gè)不僅相互協(xié)調(diào)工作的數(shù)據(jù)流通，主板內(nèi)部自身供電裝置維護(hù)其內(nèi)部

14、BIOS的運(yùn)行。CPUCPU(CentralProcessingUnit),一個(gè)耳熟能機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。其主要功能是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理程序中的數(shù)據(jù)。CPU由運(yùn)算器(包含寄存器)和控制以及總線組成，CPU的工作過(guò)程分為提取(Fetch).解碼詳?shù)慕M件，被親切的稱之為“中央處理器”，它是整個(gè)計(jì)算(Decode)、執(zhí)行(Execute)和寫回(Writeback)四個(gè)步驟。程序是有指令(指令就是二進(jìn)制數(shù)碼組合)構(gòu)成的序列,執(zhí)行程序就是按指令序列逐條執(zhí)行指令。當(dāng)打開某個(gè)程序時(shí)，會(huì)由運(yùn)行平臺(tái)將該程序解析為指令序列并保存在存儲(chǔ)器中，然后CPU取出指令序列逐條執(zhí)行。CPU首先從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)

15、器中檢索指令；然后根據(jù)CPU固有的指令集架構(gòu)(ISA)的定義將提取的指令數(shù)值解釋為CPU能夠識(shí)別的指令碼(運(yùn)算碼和運(yùn)算目標(biāo)等)；緊接著執(zhí)行CPU指令碼，根據(jù)指令碼對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)連接到各種能夠進(jìn)行所需運(yùn)算的其它部件并控制其作出相應(yīng)動(dòng)作，從而達(dá)到運(yùn)算效果;終將運(yùn)算結(jié)果寫回到CPU內(nèi)部的寄存器(暫存器),CPU運(yùn)算大致就是這個(gè)過(guò)程。CPU是計(jì)算機(jī)最重要的組件之操作控制、時(shí)間控制、數(shù)據(jù)加工等功能，其中指令控制主要是指控制指令執(zhí)行的順序；操作控制主要是指根據(jù)對(duì)應(yīng)的指令產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)發(fā)送給相應(yīng)的部件并控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作；時(shí)間控制主要是指對(duì)各種操作定制時(shí)間的的設(shè)定;數(shù)據(jù)加工是最重要的計(jì)

16、算機(jī)的性能,然而外部又受主板的牽制。CPU的字長(zhǎng)、工作頻率、Cache容量、指令系統(tǒng)和邏輯結(jié)構(gòu)決定了一個(gè)CPU功能，主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理。CPU的性能決定了的性能，其中字長(zhǎng)表示CPU一次最多可同時(shí)傳送和處理的二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù)，現(xiàn)在常見的有32位和64位；工作頻率(也稱主頻)就是CPU的處理數(shù)據(jù)的速度，單位為兆赫茲(MHz)或千兆赫茲(GHz),通常情況下頻率越高運(yùn)算數(shù)據(jù)的速度越快，當(dāng)然這只是一個(gè)大致概念，通常情況下CPU的實(shí)際運(yùn)算速率還受CPU的流水線、總線等各方面性能的影響；緩存(Cache)容量也是CPU處理數(shù)據(jù)速率的重要指標(biāo)，緩存主要用于臨時(shí)存儲(chǔ)指令或參與CPU運(yùn)算的數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸

17、的時(shí)間，現(xiàn)在的CPU大多設(shè)有2級(jí)緩存；CPU指令系統(tǒng)是CPU內(nèi)部基礎(chǔ)的與硬件電路相配合的指令系統(tǒng)，也成為指令集，是CPU處理數(shù)據(jù)效率的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，指令集用于控制各個(gè)部件的協(xié)調(diào)工作。綜上所述，CPU是計(jì)算機(jī)的“大腦”，是控制其它組件協(xié)調(diào)工作的的部件，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算的場(chǎng)所。CPU內(nèi)部包含了其獨(dú)立的指令集，所有的程序都將被解析為該CPU對(duì)應(yīng)的指令序列才能正常執(zhí)行，須具備數(shù)據(jù)通信，資源共CPU必享，分布式處理和提供系統(tǒng)可靠性等特點(diǎn)。理論上將CPU頻。,'率越高、指令系統(tǒng)越高級(jí)、緩存越大，其處理數(shù)據(jù)的數(shù)度就越快，然而其必須要與對(duì)應(yīng)的主板相兼容才可體系性能，否則將無(wú)法運(yùn)行，即時(shí)可以運(yùn)行則也是大

18、材小用。內(nèi)存條內(nèi)存條也是計(jì)算機(jī)的重要組件之,是計(jì)算機(jī)中最為主要的寄存器。內(nèi)存條在計(jì)算機(jī)中主要作用是緩沖數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)交換，主要負(fù)責(zé)硬盤等存儲(chǔ)器與CPU通信的臨時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸或存儲(chǔ)。程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)將與程序相關(guān)的指令信息加載到內(nèi)存中，CPU直接與內(nèi)存進(jìn)行通信，來(lái)提取指令信息并執(zhí)行，CPU在內(nèi)存中通過(guò)直接尋址的方式進(jìn)行提取指令信息。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子就是我們寫入一個(gè)記事本文件時(shí)，如果沒有保存則其記事本中的字符信息都保存在內(nèi)存中，當(dāng)保存后才會(huì)寫到硬盤上。常說(shuō)的內(nèi)存大多數(shù)指的就是內(nèi)存條，但也不完全是。內(nèi)存是一種存儲(chǔ)單元，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和高速緩存(Cache)三部分。ROM(Rea

19、d>隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的內(nèi)存條的存儲(chǔ)空間也越來(lái)越大，臨時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，所以擁有大內(nèi)存的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)比小內(nèi)存的計(jì)算機(jī)運(yùn)行要流暢，然而并不是越大的內(nèi)存空間就越好，其首先收到主板的牽制，其次還收到CPU總線的限制,如果CPU總線不及則又是大材小用，如果內(nèi)存空間不足則CPU無(wú)法最高效運(yùn)作。綜上所述，內(nèi)存條也是計(jì)算機(jī)的必要組件之一，大內(nèi)存的內(nèi)存條往往會(huì)是計(jì)算機(jī)的程序運(yùn)行更流暢，但是前提是必須與主板接口相兼容。顯卡顯卡全稱顯示接口卡，也稱顯示適配器、顯示器配置卡，是PC中一個(gè)重要的組件，主要用于將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換并向顯示器提供掃描信號(hào)。顯卡基本上包括GPUGraphicPr

20、ocessingUnit,圖形處理器)、顯存兩個(gè)重要部件。GPU，即圖形處理器，相對(duì)應(yīng)CPU的一個(gè)概念，在早期圖形處理部分主要由CPU來(lái)完成，而現(xiàn)在圖形處理變得越來(lái)越重要，所以必須一個(gè)核心的圖形處理器來(lái)完成這個(gè)工作，從而減少對(duì)CPU的依賴，所以就出現(xiàn)了GPU,主要用于將輸出信號(hào)進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換和光照處理以及像素和色彩渲染等處理。顯存是顯示內(nèi)存的簡(jiǎn)稱，其和內(nèi)存的作用基本一致，其主要用于暫時(shí)存儲(chǔ)顯示芯片要處理的數(shù)據(jù)和處理完畢的數(shù)據(jù)，通常情況下顯存越大其圖形顯示的性能就越強(qiáng)。現(xiàn)在的顯卡基本分為獨(dú)立顯卡、集成顯卡兩大類，其中集顯就是將顯示芯片、顯存等集成在主板上；獨(dú)顯則是將顯示芯片、顯存等坐在一個(gè)插卡上，

21、通過(guò)主板接口插槽插入運(yùn)行，當(dāng)然現(xiàn)在也有雙顯卡兼容工作的模式。需要注意的是顯卡也受主板的約束。聲卡聲卡，亦稱為音頻卡，是多媒體技術(shù)中的基本組成部分，實(shí)現(xiàn)聲波/數(shù)組信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的一種組件。聲卡主要用于將原始聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)并輸出到不同的聲響設(shè)備。聲卡主要包括聲音控制芯片、數(shù)字信號(hào)處理器等部件組成。聲音控制芯片主要將從輸入設(shè)備中獲取的聲音模擬信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一串?dāng)?shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)在儲(chǔ)存器中；數(shù)字信號(hào)處理器是種聲音數(shù)字處理器，將信號(hào)交由該處理器處理減輕了CPU的工作負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)在聲卡基本分為板卡式、集成式和外置式三種接口類型。網(wǎng)卡網(wǎng)卡，全稱網(wǎng)絡(luò)接口板，又稱通信適配器或完了接口卡(NI

22、C,NetworkInterfaceCard)o網(wǎng)卡是計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信必備的硬件設(shè)備，它屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（OSI模型）中的鏈路層組件，主要用于網(wǎng)絡(luò)中電信號(hào)的匹配、傳輸、編碼和解碼等工作。網(wǎng)卡主要有處理器和存儲(chǔ)器兩大部件組成，其中存儲(chǔ)器，也就是網(wǎng)卡的ROM中保存這該網(wǎng)卡的基本信息，其中有標(biāo)識(shí)該網(wǎng)卡唯一的MAC地址，是一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的48位串行號(hào)（任何兩塊網(wǎng)卡的MAC地址都不會(huì)重復(fù)）；處理器則用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行傳輸、解碼以及編碼工作（在網(wǎng)絡(luò)通信中實(shí)際傳輸?shù)氖请娦盘?hào)，號(hào)，由網(wǎng)卡負(fù)責(zé)將電信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼）網(wǎng)卡在局域網(wǎng)之間的通信是通過(guò)電纜或雙絞線以串行傳輸 方式進(jìn)行的,而在計(jì)算機(jī)之間的通信則是通過(guò)計(jì)算機(jī)主板

23、上的I/O總線以窗口并行傳輸方式進(jìn)行的。所以網(wǎng)卡的一個(gè)重要功能就是進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。網(wǎng)卡一般具備數(shù)據(jù)的封裝和解封、鏈路管理以及編碼（曼徹斯特編碼）和移碼三大功能。現(xiàn)在的網(wǎng)卡基本分為有線網(wǎng)卡和無(wú)線網(wǎng)卡兩種，其中有線網(wǎng)則為標(biāo)準(zhǔn)通用化網(wǎng)卡設(shè)備，無(wú)線網(wǎng)卡主要是一個(gè)電信號(hào)接受和發(fā)送的設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)主要使用數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)衡量。當(dāng)然還有其他的設(shè)備，這里就不一一介紹了。說(shuō)點(diǎn)題外話，個(gè)人認(rèn)為計(jì)算機(jī)的主板、CPU和內(nèi)存比較重要，畢竟內(nèi)存和CPU寄存于主板之上，盲目的追求高內(nèi)存和CPU并不定能夠使其發(fā)揮到更好的工作效果，但也不排除高內(nèi)存和CPU的確能夠是計(jì)算機(jī)高效工作。追求高配是現(xiàn)在的潮流,追求之前一定得讓主板所能

24、承受才可。2. 3.軟件系統(tǒng)組成對(duì)于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)，這里不想多說(shuō)，做IT的你不知道軟件，那也甭做了，還是回家種地吧。話說(shuō)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大類。系統(tǒng)程序是為了簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)和使用方法而出現(xiàn)的類高效的軟件程序，包括服務(wù)性程序、語(yǔ)言處理程序、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。應(yīng)用程序是用戶利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決使用的各種程序，而軟件系統(tǒng)是指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)工作的程序集合。在計(jì)算機(jī)中的程序劃分為微程序設(shè)計(jì)級(jí)、機(jī)器語(yǔ)言級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語(yǔ)言級(jí)和高級(jí)語(yǔ)言級(jí)五大級(jí)別。問(wèn)題而編制的程序。軟件(Software )是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中微程序設(shè)計(jì)級(jí)別是一種純硬件級(jí)別的程序設(shè)計(jì)，一般就是定義其硬件的指

25、令系統(tǒng)，由機(jī)器硬件直接執(zhí)行。機(jī)器語(yǔ)言級(jí)別也是硬件級(jí)別的程序設(shè)計(jì)，一般是借用微程序的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)，由微程序去執(zhí)行的。操作系統(tǒng)級(jí)別屬于一種軟硬件混合級(jí)別的程序設(shè)計(jì)，一般涉及軟硬件指令的引用，主要在操作系統(tǒng)的控制下去調(diào)用軟硬件資源協(xié)調(diào)工作，實(shí)際底層是一般機(jī)器去執(zhí)行的。匯編語(yǔ)言級(jí)別的程序一般使用匯編語(yǔ)言編寫，由匯編程序的支持和執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言級(jí)別的程序采用的是高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫，一般為一種純粹的軟件程序，由對(duì)應(yīng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的編譯和執(zhí)行程序支持和執(zhí)行，這級(jí)別的程序也稱為用戶程序。現(xiàn)在我們所做的程序大多都是建立在操作系統(tǒng)級(jí)別之上的匯編語(yǔ)言程序和高級(jí)語(yǔ)言程序。然而隨之技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的軟硬件的界限也

26、模糊不清了，隨之只讀存儲(chǔ)器的出現(xiàn)，現(xiàn)下大多數(shù)的硬件設(shè)備都是集成式(也稱嵌入式)的，其內(nèi)部都包含一個(gè)只讀存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)著其對(duì)應(yīng)的固有的軟件程序，這樣的部件我也稱之為固件。談到軟件，就不得不說(shuō)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，何為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言？程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是使用約定的符號(hào)編寫計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言，簡(jiǎn)單的說(shuō)是用來(lái)制作計(jì)算機(jī)軟件程序的語(yǔ)言，例如匯編、C、Java.PHP等等都是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言?，F(xiàn)下的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言三大類。機(jī)器語(yǔ)言是一種用二進(jìn)制形式表示并且能夠直接被計(jì)算機(jī)硬件識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言也機(jī)器本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同的機(jī)器其機(jī)器語(yǔ)言也不同，使用機(jī)器語(yǔ)言編寫的程序成為i額機(jī)器語(yǔ)言程序。匯編語(yǔ)

27、言是一種將機(jī)器語(yǔ)言符號(hào)化的語(yǔ)言，它使用字母、符號(hào)和數(shù)字來(lái)代替數(shù)字編碼的機(jī)器指令，匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句與機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)，所以不同的機(jī)器也具有不同的匯編語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言編寫的程序稱為匯編語(yǔ)言程序；例如Nasm>Masm>Tasm等都屬于匯編語(yǔ)言程序。高級(jí)語(yǔ)言是一種與計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)不相關(guān)的，表達(dá)方式接近于被描述問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言程序在計(jì)算機(jī)中需要利用其對(duì)應(yīng)的編譯程序或解釋執(zhí)行程序?qū)⑵浞g為對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言程序才可以執(zhí)行；例如Basic、Fortran、PascaLC語(yǔ)言、Delphi、C+、Java等都屬于高級(jí)語(yǔ)言程序。然而高級(jí)語(yǔ)言又可以劃分為面向過(guò)程式語(yǔ)言、面向?qū)ο笫秸Z(yǔ)言等。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)

28、系統(tǒng)1.存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的基本部件之,其按照不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的類別。最常見就是根據(jù)其本質(zhì)讀寫能力劃分為只讀存儲(chǔ)器（ROM,Read-OnlyMemory）和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM,RandomAccessMemory）。只讀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容是不可變的，只能讀取數(shù)據(jù)而不能寫入數(shù)據(jù)，所以常用于保存一些硬件設(shè)備的基本信息，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是永久的，斷電后可以保留；隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容是可變的，既可以寫入數(shù)據(jù)也可以讀取數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并不是永久的，斷電后則就會(huì)丟失。隨之ROM的發(fā)展可分為掩模式ROM（不可修改）、可編程ROM（PROM）、可擦除PROM（EPROM）、電可擦

29、除PROM（EEPROM）和閃存（FlashMemory），現(xiàn)在所用存儲(chǔ)r°m器基本上都支持重新寫入。RAM可以非為SRAM態(tài)RAM）和DRAM（動(dòng)態(tài)RAM）兩種類型。存儲(chǔ)器根據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用和角色則分為寄存器（控制存儲(chǔ)器）、高速緩沖存儲(chǔ)器、內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）盤存儲(chǔ)器、磁（輔助存儲(chǔ)器）等?，F(xiàn)今的通用計(jì)算機(jī)都具備寄存器、緩沖存儲(chǔ)器、內(nèi)存和磁盤這四個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備，而且其訪問(wèn)速度依次遞減，但是存儲(chǔ)容量則依次遞增。下面逐一介紹。寄存器寄存器，也稱為控制存儲(chǔ)器，用于臨時(shí)存儲(chǔ)參與運(yùn)算數(shù)據(jù)，常集成于CPU （中央處理器）中,所以其存取數(shù)據(jù)速度快，其速度是所有存儲(chǔ)器中速度最快的。為什么要集成與CP

30、U中？因?yàn)镃PU包含運(yùn)算器和控制器，其是處理數(shù)據(jù)的中心，如果有一個(gè)在讀取數(shù)據(jù)是從其他管理的元件中傳入，必定存在傳輸延遲問(wèn)題，同時(shí)還增加了對(duì)其他元件的依賴程度和負(fù)載能力，所以將其寄存于CPU中作為臨時(shí)數(shù)據(jù)的存取空間。高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器，從名字上可以得知其主要是起到緩沖數(shù)據(jù)的作用。由于寄存器容量有限，一個(gè)CPU運(yùn)算的周期可能需要從較大的內(nèi)存存儲(chǔ)器中獲取更多的數(shù)據(jù)信息，增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，這便限制了高速計(jì)算，為了解決這個(gè)問(wèn)題，所以使用一個(gè)高速緩沖存儲(chǔ)器來(lái)加速CPU和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。高速緩存存儲(chǔ)器通常也集成于CPU中，用于臨時(shí)存儲(chǔ)即將參與運(yùn)算的數(shù)據(jù),其容量較小但是存取數(shù)據(jù)速度也很快。內(nèi)

31、存內(nèi)存，也稱為主存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，其存取數(shù)據(jù)的速度較快，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容量較大。內(nèi)存是運(yùn)行程序和資源數(shù)據(jù)與CPU進(jìn)行交互的主要中間介質(zhì)，也就是說(shuō)程序啟動(dòng)時(shí)先將程序數(shù)據(jù)送往內(nèi)存中，然后由CPU去一條一條數(shù)據(jù)的執(zhí)行。由于寄存器和高速緩沖存儲(chǔ)器都集成于CPU中，而內(nèi)存是獨(dú)立于CPU的，所以內(nèi)存的性能會(huì)直接影響計(jì)算機(jī)的性能。這也是大家都最求高內(nèi)存的原因。內(nèi)存的衡量標(biāo)準(zhǔn)主要有存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬四個(gè)指標(biāo)。其中存儲(chǔ)容量是一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)，通常以字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)作為單位；存取時(shí)間則是啟動(dòng)到完成一次存儲(chǔ)器澡作所經(jīng)歷的時(shí)間，通常以納秒（ns）為單位；存儲(chǔ)周期則是連續(xù)

32、啟動(dòng)連詞操作所需間隔的最小時(shí)間，通常以納秒（ns）為單位；存儲(chǔ)器帶寬表示單位時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的信息量大小，通常以位/秒或字節(jié)/秒為單位。后三者是其存取速度的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。磁盤存儲(chǔ)器磁盤存儲(chǔ)器，屬于輔助存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱輔存，輔存包括磁盤、U盤、光盤等外部存儲(chǔ)器，而磁盤存儲(chǔ)器是最為常見的輔存設(shè)備。輔存的最大特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在還存在另一種存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器并發(fā)實(shí)際存在的物理存儲(chǔ)器，而是一種容量足夠大的邏輯模型，指借助磁盤等輔助存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)大主存容量的一種方式。其實(shí)可以將其理解為一種主存到外存層次上的緩沖存儲(chǔ)器。2.存儲(chǔ)器的衡量單位2.1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位眾所周知，計(jì)算機(jī)使用的是

33、二進(jìn)制數(shù)制系統(tǒng)。存儲(chǔ)元是計(jì)算機(jī)中最小存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)，一個(gè)存儲(chǔ)元存儲(chǔ)個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼（0或1）；多個(gè)存儲(chǔ)單元組成一個(gè)存儲(chǔ)單元；多個(gè)存儲(chǔ)單元組成一個(gè)存儲(chǔ)器。說(shuō)到存儲(chǔ)器，不得不說(shuō)的是存儲(chǔ)器容量的問(wèn)題。常見的“KB”或"K”、“MB”或"M”、“GB”或"G”、“TB”或“T”，這些都是存儲(chǔ)器容量的衡量單位。存儲(chǔ)器的容量其實(shí)是指存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)，規(guī)定8位（8個(gè)二進(jìn)制碼）為1字節(jié)，即8bit二lbyte=lB（至于為什么這樣規(guī)定？筆者也沒搞清楚）。到底什么是位？位（bit）是計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)傳輸單位，其實(shí)就是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼（0或1）,進(jìn)制序列中的每一個(gè)0或1都成為一個(gè)

34、位，按照習(xí)慣，通常稱右邊為低位，左邊為高位。那什么又是字節(jié)？字節(jié)（byte）是計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位，規(guī)定一個(gè)字節(jié)由8位組成，即一個(gè)字節(jié)就是8個(gè)0或1組成的二進(jìn)制序列。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，其存儲(chǔ)容量越來(lái)越大，使用字節(jié)進(jìn)行衡量就不太合理了。所以出現(xiàn)了千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）等等更大了衡量單位。進(jìn)制的角度去考慮，上述的單位都相差千倍，在二進(jìn)制中千倍可以使用O所以標(biāo)準(zhǔn)情況下其計(jì)算機(jī)210（1024）表示（因?yàn)槠渥罱咏?000）存儲(chǔ)單位換算過(guò)程如下：!B=lbyte=8bit=8blKB=1024B=1024bytelMB=1024KBlGB=1O24MB1TB

35、=1O24GB -述只是標(biāo)準(zhǔn)情況下的換算方式，而在現(xiàn)實(shí)中，大多數(shù)硬盤中還是使用10的3次方即1000作為轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行硬盤設(shè)計(jì)制造。2.2.數(shù)據(jù)傳輸單位上面也提到，“位”是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝?。然而?jì)算機(jī)在實(shí)際工作中，如果使用位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸則效率極其通常使用用“字節(jié)”或“字”等較大的信息單元來(lái)工作。低，所以實(shí)際中CPU向存儲(chǔ)器送入或從存儲(chǔ)器取出信息時(shí),字節(jié)（byte或B）也就是上面講到的，一般由8位二進(jìn)制數(shù)碼組成，也就是說(shuō)使用字節(jié)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)則一次可以傳輸8位信息，然而這樣還是不能滿足當(dāng)前的運(yùn)算要求，因此就出現(xiàn)了字。字（word或W）是計(jì)算機(jī)中最常用的數(shù)據(jù)傳輸單位，字由若干個(gè)字節(jié)組成，是計(jì)

36、算機(jī)一次處理或運(yùn)算的一串二進(jìn)制數(shù)碼，相同的字在不同的位置其含義也不同，例如送外控制器的字是指令，而送往運(yùn)算器的字則是運(yùn)算數(shù)。字的長(zhǎng)度用位數(shù)來(lái)表示，通常把組成一個(gè)字的二進(jìn)制位數(shù)叫做字長(zhǎng)，我們常說(shuō)的8位、16位、32位和64位CPU則就是指的CPU字長(zhǎng)，也就是CPU一次能夠處理（傳輸）的二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù)。字長(zhǎng)可以用于衡量一個(gè)CPU的能力，字長(zhǎng)越大其性能則越高，字長(zhǎng)可分為固定和可變兩種類型。常說(shuō)的32位、64位操作系統(tǒng)則是對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)處理器而言的，它們都是低向兼容，但是如果不匹配則其運(yùn)行性能會(huì)大打折扣，比如說(shuō)64位的CPU可以兼容32位的系統(tǒng)，但是其效果不能達(dá)到最佳，而32位則不能兼容64位的系統(tǒng)。器

37、和指令系統(tǒng)1.指令系統(tǒng)面一再提到指令，到底何為指令？指令就是一種指揮相應(yīng)動(dòng)作的命令，在計(jì)算機(jī)中指令是一種控制信號(hào)，用來(lái)控制計(jì)n算機(jī)各個(gè)元件的相應(yīng)操作。計(jì)算機(jī)的電子元件的工作都受到指令的支1配。其是計(jì)算機(jī)中最小的執(zhí)行單元，所有的程序都是由一系列相應(yīng)的一指令組成的，計(jì)算機(jī)的指令可劃分為微指令、機(jī)器指令和宏指令三類，微指令是微程序的命令，屬于硬件級(jí)別；宏指令則是有若干條機(jī)器指令組成的軟件指令，屬于軟件級(jí)別；機(jī)器指令其介于微指令和宏指令之間,每一條指令可以完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算，我們常說(shuō)的指令就是指機(jī)器指令。計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合組成一個(gè)指令系統(tǒng)，其是計(jì)算機(jī)性能的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，不僅直接影

38、響機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，也直接影響到其軟件系統(tǒng)，影響其機(jī)器本身的適用范圍。邏輯運(yùn)算指令、計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)一般包括數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、字符串處理指令、特權(quán)指令以及狀態(tài)寄存器置位、復(fù)位指令、測(cè)試指令、暫停指令，空操作指令等其他指令。從指令系統(tǒng)來(lái)講可以將計(jì)算機(jī)非為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(CISC)和精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（RISC）兩種，復(fù)雜指令系統(tǒng)的指令多達(dá)幾百條，大多數(shù)情況下只有20%的指令會(huì)經(jīng)常使用，而精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)就是這20%的指令組成的。1. 1.指令和尋址指令，也稱機(jī)器指令或指令字，是計(jì)算機(jī)中種控制元件執(zhí)行動(dòng)作的命令，其實(shí)質(zhì)是一種二進(jìn)制序列代碼，由操作碼字段和地址碼字

39、段組成。其中操作碼字段表示指令的操作特性和功能，地址碼字段指定參與操作的操作數(shù)據(jù)的地址。指令系統(tǒng)中的每一條指令都有一個(gè)操作碼，表示該指令應(yīng)該進(jìn)行什么性質(zhì)的操作，也就是說(shuō)每一種指令對(duì)應(yīng)一種固定編碼的操作碼。操作碼的字段位數(shù)一般受到計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的約束，般8條指令的指令系統(tǒng)，3位操作碼則足夠;32條指令的指令系統(tǒng)，則需要5位操作碼。每一條指令不僅包括操作碼，而且還操作地址碼，地址碼用于指定操作數(shù)的存儲(chǔ)位置。根據(jù)操作數(shù)的個(gè)數(shù)可以將指令分為若干個(gè)操作數(shù)指令或若干個(gè)地址指令；一般的指令都存儲(chǔ)被操作數(shù)、操作數(shù)和操作結(jié)果三種數(shù)據(jù)，所以稱為三地址指令，當(dāng)然也存在二地址指令、一地址指令和零地址指令。在計(jì)算機(jī)的指

40、令系統(tǒng)中，一般指令的操作碼字段和地址碼字段的位數(shù)（長(zhǎng)度）是固定的，而指令的位數(shù)（指令字長(zhǎng)度）貝扮為固定和可變兩種。固定字長(zhǎng)指令系統(tǒng)中，各種指令字長(zhǎng)度都是相等的；可變字長(zhǎng)指令系統(tǒng)中，各種指令字長(zhǎng)度隨指功能而異。指令字長(zhǎng)和機(jī)器字長(zhǎng)大多會(huì)混為一談，指令字長(zhǎng)度表示條指令中所包含的二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù);機(jī)器字長(zhǎng)表示計(jì)算機(jī)次直接處理二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，其決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度。上面提到操作數(shù)地址，那么何為地址？來(lái)看下面的介紹。操作數(shù)地址是指操作數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元時(shí)存儲(chǔ)單兀的編號(hào)（編碼，一種二進(jìn)制數(shù)碼）；指令在存儲(chǔ)器中的地址則指指令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元是該存儲(chǔ)單元的編號(hào)。在存儲(chǔ)器中，操作數(shù)或指令字寫入或讀取的方式有地

41、址指定方式、相聯(lián)存儲(chǔ)方式和堆棧存儲(chǔ)方式三種形式。大多數(shù)的機(jī)器采用地址指定方式來(lái)表述操作數(shù)或指令的地址，這種方式稱為“尋址方式”，常說(shuō)的尋址是指在內(nèi)存中進(jìn)行尋址。尋找方式分為指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式兩種。指令尋址方式包括順序?qū)ぶ泛吞S尋址兩種形式，順序?qū)ぶ肪褪前闯绦蛑噶铐樞蛞粭l一條指令的執(zhí)行，首先執(zhí)行第一條，然后第條，接著第三條，通常情況下處理器中存儲(chǔ)一個(gè)程序技計(jì)數(shù)器（指令指針寄存器），用來(lái)標(biāo)識(shí)下一條指令的序模擬序號(hào)），根據(jù)這個(gè)序號(hào)可以指定執(zhí)行下一條指令的位置；當(dāng)程序指令轉(zhuǎn)移執(zhí)行時(shí)則需要使用跳躍尋址方式，此時(shí)當(dāng)前指令會(huì)給出下一條指令的序號(hào)（并不是由程序計(jì)算器給出，但是其指會(huì)改變），程序跳躍后，

42、然后在按新的指令地尋址方式特制位組合形成，也就是說(shuō)，指令中的地址碼并不是操作數(shù)的真實(shí)有效地址，因此，操作數(shù)的尋址過(guò)程就是將操作數(shù)的形式地址轉(zhuǎn)換為操作數(shù)的有效地址的過(guò)程。操作數(shù)的有效地址是將操作數(shù)的形式地址使用指定的尋址方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得來(lái)的，其中操作數(shù)的形式地址是一種二進(jìn)制數(shù)碼，尋址方式包括隱含尋址、立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址、相對(duì)尋址、基址尋址、變址尋址、塊尋址和段尋址等多種方式。隱含尋址就是指令中不明顯的給出而是隱含這操作數(shù)的地址；立即尋址表示指令中的地址字段指定的是操作數(shù)本身，而不是其地址；直接尋址就是在指令的地址字段中直接之處操作數(shù)在內(nèi)存中的地址；間接尋址就是指令中的地址字段

43、給出的是形式地址，而是操作數(shù)地址的指示器，然后由指示器指定其真是地址；寄存器尋找是指操作數(shù)存儲(chǔ)在CPU寄存器中，指令給出的是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的寄存器編號(hào)，還衍生有寄存器間接尋址方式，其指令給出的是輸出存儲(chǔ)在內(nèi)存中的地址；相對(duì)尋址是相對(duì)當(dāng)前指令地址而言的，通過(guò)偏移量來(lái)尋找操作數(shù)地址；基址尋址是將CPU中基址寄存器的內(nèi)容加上指令格式中的形式地址而形成的操作數(shù)的有效地址的方式；變址尋找是把CPU中某個(gè)變址寄存器的內(nèi)容與偏移量相加來(lái)形成操作數(shù)有效地址的方式；塊尋址通常址順序執(zhí)行。指令中操作數(shù)的地址碼一般有形式地址和指定數(shù)據(jù)庫(kù)的起始地址和數(shù)據(jù)庫(kù)的長(zhǎng)度，然后尋找一個(gè)整體，常用于輸入輸出指令中；段尋址是將存儲(chǔ)器按指

44、定大小劃分為多個(gè)段，然后采用基址尋址方式進(jìn)行尋址，常用在微型機(jī)中。（這里只是簡(jiǎn)單介紹一下，具體的過(guò)于復(fù)雜，所以不具體說(shuō)明，可以自行查找資料理解）通常CPU中還存在一種能夠存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)單元堆棧（或許你看到它并不陌生，是兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。堆棧是一種能存儲(chǔ)和取出數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)單元，分為串聯(lián)堆棧和存儲(chǔ)器堆棧兩種形式。很多計(jì)算機(jī)把存儲(chǔ)器的一部分用作堆棧，堆棧與其他形式存儲(chǔ)器的差別在于其對(duì)數(shù)據(jù)的存取方法和尋址方法,其堆棧的主要存儲(chǔ)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)先進(jìn)后出。1.2.指令與編程語(yǔ)言的關(guān)系從宏觀角度來(lái)將可以將當(dāng)下的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言劃分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言兩種，低級(jí)語(yǔ)言大多直接與硬件指令打交道，而高級(jí)語(yǔ)言則與硬件

45、本身關(guān)聯(lián)并不緊密。低級(jí)語(yǔ)言可分為機(jī)器語(yǔ)言（二進(jìn)制語(yǔ)言）和匯編語(yǔ)言（符號(hào)語(yǔ)言），這兩種語(yǔ)言是面向機(jī)器的語(yǔ)言，和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)，機(jī)器語(yǔ)言使用指令代碼編寫程序，而匯編語(yǔ)言使用指令助記符號(hào)來(lái)編寫程序。由于低級(jí)語(yǔ)言效率地,而且多被機(jī)器限定，所以就誕生了高級(jí)語(yǔ)言。相對(duì)低級(jí)語(yǔ)言而言，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言擺脫了對(duì)硬件設(shè)備機(jī)器指令的束縛，其自成體系，常見的有C、C+、Java等。但是由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別并執(zhí)行二進(jìn)制的機(jī)器指令，所以高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序大多需要借助匯編程序或?qū)?yīng)的編譯程序?qū)⑵浔旧矸g成二進(jìn)制的機(jī)器指令。所以高級(jí)語(yǔ)言入門快、適用度高，但是其效率相對(duì)而低。2.中央處理器一一CPU2.1.CPU的構(gòu)

46、成介紹程序是一個(gè)指令序列，這個(gè)序列明確告訴計(jì)算機(jī)應(yīng)該執(zhí)行什么操作、應(yīng)該在什么地方找到用來(lái)操作的數(shù)據(jù)，一旦把程序裝載入內(nèi)存中，就可以有計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成取出指令和執(zhí)行指令的任務(wù)，而用來(lái)完成這項(xiàng)工作的計(jì)算機(jī)部件稱為中央處理器，簡(jiǎn)稱為CPUoCPU是計(jì)算機(jī)中最重要的部件之一，其必須有指令控制、操作控制、時(shí)間控制和數(shù)據(jù)加工處理四個(gè)級(jí)別功能。指令控制就是程序的順序控制；操作控制就是指一條指令的功能往往是由若干個(gè)操作信號(hào)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的；時(shí)間控制是對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)；數(shù)據(jù)加工就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)三大部分組成。其中控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成；是計(jì)算機(jī)的命令指揮中心

47、，可以從內(nèi)存中取出一條指令并指出下一條指令的內(nèi)存地址，可以對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控算或邏輯運(yùn)算。CPU主要有運(yùn)算器、cache區(qū)和控制器制信號(hào)支配元件完成動(dòng)作，同時(shí)指揮和控制CPU、內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流向。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器和狀態(tài)條件寄存器組成；是計(jì)算機(jī)正真執(zhí)行數(shù)據(jù)加工處理的部件，受控制器支配，可以執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試等。下面是CPU結(jié)構(gòu)模擬圖：從圖上可以看出CPU中有數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）、指令寄存器（IR）、程序計(jì)數(shù)器（PC）、地址寄存器（AR）、累加寄存器（AC）和狀態(tài)條件寄存器（PSW）六類主要寄存

48、器（寄存器就是臨時(shí)存取器，是一種臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的空間）。數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）數(shù)據(jù)緩沖寄存器用來(lái)暫時(shí)存放從內(nèi)存儲(chǔ)器讀取的一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字或向內(nèi)存存入一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字。其作為CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站，可以補(bǔ)償CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作數(shù)度上的差別。有時(shí)也作為操作數(shù)寄存器使用。指令寄存器（IR）指令寄存器用于保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，首先把其從內(nèi)存讀取到緩沖寄存器中，然后在送往指令寄存器，由指令譯碼器對(duì)指令的操作碼字段進(jìn)行譯碼和測(cè)試后，向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。程序計(jì)數(shù)器（PC）程序計(jì)算器也稱為指令計(jì)算器，其主要用于記錄下一條指令的內(nèi)

49、存地址。在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址即第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送人程序計(jì)數(shù)器，當(dāng)執(zhí)行這條指令時(shí),CPU會(huì)自動(dòng)修改程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為下一條指令的地址。由于大多數(shù)指令都是順序執(zhí)行的，所以修改過(guò)程通常只是簡(jiǎn)單的加lo地址寄存器（AR）地址寄存器用來(lái)保存當(dāng)前CPU所訪問(wèn)的內(nèi)存單元的地址。由于內(nèi)存和CPU之間存儲(chǔ)操作數(shù)度的差別，所以必須使用地址寄存器來(lái)暫時(shí)保存地址信息，直到內(nèi)存的讀/寫操作完成為止。當(dāng)CPU和內(nèi)存進(jìn)行信息交換，即CPU向內(nèi)存存/取數(shù)據(jù)或CPU從內(nèi)存中讀取指令時(shí)，都要使用到地址寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。累加寄存器（AC）累加寄存器簡(jiǎn)稱累加器，其是一個(gè)通用的寄存器。主要用于當(dāng)運(yùn)算器

50、的算術(shù)邏輯單元執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算時(shí)，為算術(shù)邏輯單元提供一個(gè)工作區(qū)；其可以暫時(shí)存放算術(shù)邏輯單元的運(yùn)算結(jié)構(gòu)信息。狀態(tài)條件寄存器（PSW）狀態(tài)條件寄存器用于保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測(cè)試的結(jié)果對(duì)應(yīng)的各種條件碼內(nèi)容，例如運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位標(biāo)志（C）、運(yùn)算結(jié)果溢出標(biāo)志（V）、運(yùn)算結(jié)果為零標(biāo)志（Z）、運(yùn)算結(jié)果為負(fù)標(biāo)志（N）等等。通常這些標(biāo)志分別由移位觸發(fā)器保存。同時(shí)狀態(tài)條件寄存器還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使CPU和系統(tǒng)能及時(shí)了解機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和程序運(yùn)行狀態(tài)。狀態(tài)條件寄存器是一個(gè)由各種狀態(tài)條件標(biāo)志拼湊而成的寄存器。息從什么地方開始，中間經(jīng)過(guò)哪個(gè)寄存器或多路開關(guān)，最后傳送到哪個(gè)寄存器，都要加以控制。在各

51、寄存器之間建立數(shù)據(jù)通路的任務(wù),是由稱為操作控制器的部件來(lái)完成的。操作控制器的功能，就是根據(jù)指令操作碼和時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)號(hào)，生各種操作控制信號(hào)，號(hào)，以便正確地建立數(shù)據(jù)通路，從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。2.2.CPU的工作過(guò)程計(jì)算機(jī)所以能夠自動(dòng)工作，是因?yàn)镃PU能從存放程序的內(nèi)存中取出一條指令并執(zhí)行這條指令；緊接著又是取指令，執(zhí)行指令,如此構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)，當(dāng)遇到“停止”指令時(shí)停止工作并退出。CPU的工作過(guò)程其實(shí)是程序的執(zhí)行過(guò)程，如今的計(jì)算機(jī)都是基于“程序存儲(chǔ)”號(hào)造的，程序存儲(chǔ)就是將程序通過(guò)輸入設(shè)備傳送到存儲(chǔ)器保存起來(lái)的過(guò)程。而計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)碼，CPU只能識(shí)別機(jī)器指令，所以我們通常編寫的

52、程序或安裝的其他程序都是在特定環(huán)境或系統(tǒng)下編譯之后的程序，然而只有在其特定的執(zhí)行環(huán)境下才能被解析為指令加載到內(nèi)存中，所以說(shuō)程序就是一個(gè)指令序列。當(dāng)啟動(dòng)一個(gè)程序的時(shí)候，會(huì)將這個(gè)程序?qū)?yīng)的資源和本身指令序列輸入到內(nèi)存中，然后CPU從中檢索出入口指令，并有CPU解碼為指定的CPU控制信號(hào)并支配其他硬件設(shè)備完成，執(zhí)行過(guò)程也就是數(shù)據(jù)運(yùn)算的過(guò)程，邏輯運(yùn)算控制其執(zhí)行其他指令的順序，算術(shù)運(yùn)算計(jì)算執(zhí)行指令的結(jié)果，然后將運(yùn)算的結(jié)果寫回到內(nèi)存中以備繼續(xù)使用，依次循序工作，直到所有指令執(zhí)行完畢。上面的過(guò)程可以使用以下示意圖來(lái)表示:面的示意圖，用于描述計(jì)算機(jī)CPU執(zhí)行程序指令的基本過(guò)程。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的指令（指令由操作

53、碼和地址碼組成，操作碼表示運(yùn)算性質(zhì)，地址碼表示操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的位置）序列是逐條執(zhí)行的，每執(zhí)行一條指令基本上可分為四個(gè)步驟：一、取出指令，從存儲(chǔ)器（主要指內(nèi)存）某個(gè)地址中取出要執(zhí)行的的指令送到CPU內(nèi)部的指令寄存器暫存；、分析指令，把保存在指令寄存器中的指令送到指令譯碼器，譯出該指令對(duì)應(yīng)的微操作；三、執(zhí)行指令，根據(jù)指令譯碼，向各個(gè)部件發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令規(guī)定的各種IJ操作；四、為執(zhí)行系一條指令做好準(zhǔn)以備，取出下一條指令地址循環(huán)上面步驟。2.3.CPU字長(zhǎng)與操作系統(tǒng)CPU字長(zhǎng)是衡量CPU性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，CPU字長(zhǎng)表示CPU一次能夠傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)碼位數(shù)，現(xiàn)今出現(xiàn)最多的有8位、16位、32位和64位的CPU,其位數(shù)越高則其運(yùn)算精度越高、運(yùn)算速度越快。8位CPU和16位CPU常用于微處理設(shè)備，例如手持設(shè)備等；32位和64位CPU常用于PC等?；蛟S會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，CPU的字長(zhǎng)都是8的倍數(shù)，可以用2