【學習】第3章計算機系統(tǒng)組成

1、第3章 計算機系統(tǒng)組成傳統(tǒng)意義的計算機是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同組成獨立的，不同的系統(tǒng)配置可形成功能差異很大的計算機系統(tǒng)。近年來，由于網絡的普及應用，對計算機概念的內涵和外延又有了新的認識。本章以常見的微機為例，主要介紹計算機硬件和軟件系統(tǒng)。 n計算機硬件硬件是可以感觸到的實體，主要包括運算器、控制器、內存儲器、輸入器和輸出器五大部分，當然也還包括電源、機箱等輔助部件。習慣上把運算器、控制器、內存儲器和電源稱為主機，把輸入器、輸出器稱為外部設備。 n計算機軟件軟件是有重復使用價值的程序和相關文檔，主要包括操作系統(tǒng)軟件、編譯系統(tǒng)軟件和應用軟件等。 n由Intel公司的CPU和微軟公司的軟件為主組

2、成的計算機系統(tǒng)是目前應用最多的微型計算機系統(tǒng)。n本章重點介紹軟件系統(tǒng)。 3.1 計算機硬件系統(tǒng)介 n計算機硬件系統(tǒng)經歷了四十多年的發(fā)展歷程，它的高速、自動化運算特點現(xiàn)已得到充分發(fā)揮。但究其構造原理，目前尚未跳出馮諾依曼計算機的基本框框，仍是以存儲為中心的計算機結構。也就是說，把運算器、控制器、輸入器和輸出器通過各種信號線與內存儲器聯(lián)系起來就構成了一臺計算機硬件系統(tǒng)。 3.1.1 CPU介紹n隨著集成電路技術的進步，可以把復雜的運算器、控制器電路集成在一個芯片中稱為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）。多數(shù)微機具有一個CPU，也有使用兩個或更多個CPU協(xié)調工作的計

3、算機。n1. 運算器運算器n計算機的運算功能主要靠算術邏輯運算部件（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成。最簡單的運算器是由若干位組成的加法器。一般來講，加法器的位數(shù)越多，可完成的運算就越復雜；完成加法器運算的速度越快，計算機整體速度也越快。 n2. 控制器控制器n控制器的功能是按照計算機內部的時鐘節(jié)拍，根據(jù)指令（Instruction），控制協(xié)調計算機各個部件工作。它主要由編碼電路和譯碼電路構成。n3. 其他電路其他電路nCPU中有各種特殊命名的寄存器，用來存儲運算的中間結果，或正在執(zhí)行的指令代碼；包括各部件之間數(shù)據(jù)交換的通路，即內部總線；甚至還包括與內存交換數(shù)據(jù)用的高速

4、緩沖存儲器。一些單片機芯片，例如MCS-51、MCS-96系列，幾乎包括了馮諾依曼計算機要求必備的五個基本部件電路。 3.1.1 內存儲器內存儲器n內存儲器具有記憶功能，它能把各種以二進制碼表示的信息存儲起來，是計算機的主要工作存儲區(qū)。它可以把要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)事先存儲，然后在CPU的控制下自動執(zhí)行程序。nCPU可按照單元編號訪問內存儲器中的每個單元。一個單元包括8位二進制信息，也稱一個字節(jié)（Byte），單元編號從0開始，到2n-1。內存容量就是計算機可使用內存單元的總和，現(xiàn)在生產的微型計算機內存容量一般在64MB以上。 n微型計算機的內存儲器包括RAM和ROM兩部分。ROM用于存放內容不變的

5、信息，例如計算機開始工作的引導程序、自檢程序等。這些程序在計算機出廠時就已裝入ROM中。nRAM用于存放現(xiàn)場程序和數(shù)據(jù)。RAM中的信息是由電路的狀態(tài)表示的，所以斷電后信息一般會立即丟失。由于軟件越來越復雜，需要內存的容量也越來越大。 3.1.1 外存儲器外存儲器n1 硬磁盤n1968年IBM公司首次提出“溫徹斯特（Winchester）”技術。該技術要求，把整個磁盤機密封，使用高速旋轉的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸，從而避免了磁頭與盤片的摩擦，提高了盤片的轉速。以后研發(fā)的提高磁頭靈敏度、盤片轉數(shù)、記錄密度等技術使現(xiàn)在的溫盤容量可達上百個GB。

6、n由于硬磁盤的讀寫速度較高、容量大，操作軟件常用部分硬盤存儲器代替內存作虛擬內存使用。2 磁盤陣列技術磁盤陣列技術n隨著網絡技術的發(fā)展，程序越來越復雜，需要存儲的信息量越來越大，對數(shù)據(jù)的安全性要求越來越高，出現(xiàn)了以磁盤為中心的計算機系統(tǒng)模式。單個或少量磁盤同時工作滿足不了計算機對磁盤容量、速度、可靠性的需求，磁盤陣列是解決這些問題的一種新技術。n磁盤陣列（Disk Array）是由一個硬盤控制器來控制多個硬盤的相互連接，使多個硬盤的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠性的技術。使用此技術的設備分0、1、3、5四個等級。磁盤陣列3.1.1 外部設備接口與總線外部設備接口與總線n1. 外部設備接口功

7、能外部設備接口功能n計算機硬件接口是計算機中兩個相對獨立子系統(tǒng)之間的連接部分，包括外設與主機之間，外設與外設之間的連接。有時接口也稱為界面。n接口主要解決子系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)與控制信號。接口主要解決子系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)與控制信號。PC機實現(xiàn)這種傳遞的硬件通常做成獨立的接口板（卡），插在總線接口插槽里，通過輸出線纜與外部設備連接。接口卡也稱適配器。 n它的主要功能是如下。n(1) 地址譯碼 外部設備在計算機系統(tǒng)中的名稱如 LPT 、COM1等是通用的符號名稱，對它代表的某實際設備的控制要由具體接口及控制軟件，即驅動程序完成。外設與主機之間交換的二進制信息都暫存在接口寄存器中，這些寄存器可能放在外設（

8、例如鍵盤）上，也可能放在適配器（如顯示器）上。主機以存取內存單元的方式來存取外設的寄存器。因此要為每個外設寄存器設置地址（端口號），通過地址譯碼電路區(qū)別真正要訪問外設的寄存器。 n(2) 在主機與外設之間交換控制信息 控制信息主要包括設備“已準備好”、“忙碌”、“完成”、“申請中斷”、“響應中斷”、“啟動”、“停止”等信號。n(3) 支持主機各種中斷處理。n(4) 數(shù)據(jù)類型轉換 8位字長與16位字長之間、模擬信號與數(shù)字信號之間的轉換。n(5) 支持傳輸過程中的串行/并行轉換、錯誤校驗、協(xié)議等。 n2. USB接口接口nUSB（ Universal Serial Bus）接口使用特殊的接口線實現(xiàn)

9、了熱插拔。 n3 總線總線n總線就是信息傳輸?shù)墓簿€路，它由若干可控制門電路及連接的導線組成。在微機的主板上表現(xiàn)為若干個可插接各種部件的插槽。計算機均采用總線結構將各部件（CPU、存儲器、I/O接口）組成為一個系統(tǒng)。 3.1.5 計算機指令系統(tǒng)計算機指令系統(tǒng)nCPU的控制器根據(jù)內存中的每一條指令碼控制執(zhí)行部件運作，計算機才能工作。人們利用指令才可以直接指揮計算機工作。 n各種類型計算機指令的數(shù)目和形式差別很大，計算機可有幾條、幾十條，甚至上百條指令；n一些類型計算機指令的長度是固定的，更多類型計算機的指令長度是可變的，可用單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)，或更多字節(jié)表示一條指令。n一般情況，一條指令一般

10、包括操作方法和操作對象（數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址）兩部分，個別的指令僅有操作方法而無操作對象。 n CPU執(zhí)行指令例子。n設數(shù)據(jù)區(qū)的0號單元存有無符號整數(shù)15，1號單元存有無符號整數(shù)23，利用指令把兩個單元的內容對調。n其操作過程是，先把0單元內容存到名為ah寄存器，再把1單元內容存到名為al寄存器，然后分別存回1單元和0單元。 3.2 計算機軟件系統(tǒng)介紹 n軟件是有重復使用價值的程序和相關文檔。n計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成，不同的配置可形成功能差異很大的計算機系統(tǒng)。n由英特爾公司的CPU和微軟公司的軟件組成的計算機系統(tǒng)是目前應用最多的計算機系統(tǒng)。n計算機軟件主要包括操作系統(tǒng)軟件、編譯系統(tǒng)軟件和應用軟

11、件。 n 3.2.1 操作系統(tǒng)n1 用戶工作方式n單機n分時n多終端n桌上微機n微機網絡（服務器/客戶端，服務器/瀏覽器，對等網）n因特網(1)單用戶單任務方式單用戶單任務方式n 單用戶單任務是最典型的計算機系統(tǒng)使用環(huán)境，其特點是一人獨占一臺計算機，執(zhí)行一個應用程序。在這種環(huán)境下，CPU、內存等計算機硬資源利用率低。早期的微型計算機常采用這種方式。其優(yōu)點是對計算機硬件要求低，管理計算機的軟件比較簡單，可靠性強，易于操作。支持這種使用環(huán)境的微機操作系統(tǒng)常見的有MS-DOS 3.0、CP/M及其各種變化版本等。 (2)單用戶多任務方式單用戶多任務方式n 隨著計算機硬件的不斷升級，CPU的速度的提高

12、、內存容量的加大，用戶希望能同時（至少用戶感覺是同時）執(zhí)行多個應用程序，即所謂執(zhí)行多任務。最先在大、中型計算機上實現(xiàn)了這種方式，以后微機上也實現(xiàn)了多任務管理，典型的微機操作系統(tǒng)有MS-DOS 6.0 及Windows等。(3)多用戶多任務方式多用戶多任務方式n 多用戶多任務是指在一臺大、中型主機（主要包括CPU、內存）上，同時（實際上是分時）為多個用戶服務。每個用戶作為連接到主機上的終端，執(zhí)行自己的各種任務。典型的操作系統(tǒng)是UNIX及其變種XENIX、ONIX、VENIX等。目前在微機上流行的Linux操作系統(tǒng)也支持多用戶多任務操作。(4)使用計算機網絡使用計算機網絡n由于網絡環(huán)境的不同，支持

13、各種環(huán)境的操作系統(tǒng)各異。網絡操作系統(tǒng)中功能強、資格老當屬UNIX，而在微機上運行最多的是Windows NT（包括Windows 2000/XP） 以及大有發(fā)展前途的Linux操作系統(tǒng)。 2 硬件支撐環(huán)境 n 操作系統(tǒng)是管理計算機資源、方便用戶使用計算機資源的一套程序。這些程序必須在一定的硬件環(huán)境支持下才能正常工作，硬件環(huán)境越好，操作系統(tǒng)能提供的服務越多，換句話說，低檔計算機只能安裝和使用低版本的操作系統(tǒng)。為了能支持功能較強的操作系統(tǒng)，對計算機硬件部件提出以下一些功能要求。 (1)中央處理器（中央處理器（CPU）nCPU是計算機的硬件核心部件，CPU主要包括運算和控制兩部分，控制器中對于程序和

14、中斷的控制能力最為重要。n1)程序狀態(tài)字（PSW）。 CPU中一般設有若干個寄存器，這些寄存器擔負專門的工作。例如指令記數(shù)器中記載下一條要執(zhí)行的指令地址，16位的狀態(tài)寄存器中的每一位則記錄指令執(zhí)行后的狀態(tài)。 nC：算術運算中，最高位產生進位時置1；nP：操作結果低8位為偶數(shù)個1時置1；nA：算術運算中，低字節(jié)中低4位產生進位或錯位時置1；nZ：操作結果為0時置1；nS：若操作結果是負數(shù)時置1；nT：可由指令設置，1為可單步執(zhí)行指令；nI：可由指令設置，1為允許外部中斷請求；nD：可由指令設置，1為使用串操作指令時地址指針遞減；nO：運算結果以補碼表示超出范圍時置1。n其他位保留。1514131

15、211 109876543210O D ITSZAPC(2)中斷中斷nCPU要能在適當?shù)闹噶钪芷趦扰袛嗍欠裼袃炔炕蛲獠恐袛嗾埱螅斉袛嘤兄袛嗾埱蟛⒖赡芙邮苤袛嗾埱蠛?，自動轉入中斷服務程序。n在完成中斷服務后能自動繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。 n 支持硬件中斷優(yōu)先級別，若有幾個中斷源同時申請中斷，CPU首先響應級別高的中斷申請，中斷級別高的中斷源可中斷低級別的中斷服務程序。例如，M68000有七級硬中斷、Intel 有二級硬中斷。(3)存儲器存儲器n 存儲器是計算機的核心部件，一般采用三級存儲體系以解決對存儲器的容量、速度和價格的需求矛盾。n 第一級是高速緩沖存儲器（簡稱緩存第一級是高速緩沖存儲器（簡

16、稱緩存Cache），也叫隱藏存儲器。它對于用戶是透明的，即操作系統(tǒng)把正在使用的一部分程序或即將要使用的一部分程序由內存（主存）復制到緩存中，CPU直接對緩存讀寫，由于緩存的讀寫速度與CPU的執(zhí)行指令速度相匹配，從而充分發(fā)揮了CPU的高速控制、運算能力。目前緩存命中率可達90%以上。 n 第二級是主存儲器第二級是主存儲器，要執(zhí)行的程序代碼（包括要使用的數(shù)據(jù)）必須事先讀入內存方可在CPU的控制下自動執(zhí)行。主存儲器越大，執(zhí)行程序就越方便。 n第三級是外部存儲器第三級是外部存儲器，一般指軟、硬磁盤、光盤等。這些介質存放已編制好的程序或數(shù)據(jù)，較小的程序可一次裝（讀）入內存，較大的程序需要采用程序覆蓋技術

17、，分段裝入內存，不斷覆蓋掉已經執(zhí)行完的程序段。(4) 操作系統(tǒng)的人操作系統(tǒng)的人機界面機界面n1) 圖形用戶接口（圖形用戶接口（GUI）n支持圖形命令方式的操作系統(tǒng)稱為窗口系統(tǒng)，最典型的是微機上使用的Windows（視窗）（Windows NT）和UNIX系統(tǒng)使用的X Windows（X 窗口）。 n1998年為GUI制定了圖形接口的標準部件，包括：n窗口：終端屏幕上的一個矩形區(qū)域，由標題欄、菜單欄、邊框、控制按鈕、用戶區(qū)等組成。n菜單：一系列可選的命令。n對話框：包括顯示消息和輸入請求信息對話框。n命令按鈕：表示執(zhí)行某個具體命令的圖標。n各種具有GUI接口形式的操作系統(tǒng)或應用軟件都有類似的界面

18、風格。 2)終端命令方式終端命令方式n 對于專業(yè)人員來講，使用已經熟記的對于專業(yè)人員來講，使用已經熟記的終端命令來指揮計算機工作效率最高。終端命令來指揮計算機工作效率最高。n例如：在DOS操作系統(tǒng)中，如下命令代表：ndir 列出當前磁盤目錄ncopy x y 把x文件拷貝一份，但文件名改為y3 操作系統(tǒng)軟件功能n操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理4類資源：n存儲器存儲器 三級管理三級管理n處理器（處理器（CPU） 解決CPU（或多個CPU）與內存儲器速度間的不匹配的矛盾。 nI/O設備 n程序和數(shù)據(jù)n操作系統(tǒng)對資源管理的主要功能包括監(jiān)視資源、管理策略、根據(jù)策略實施分配資源和用畢回收資源。 (1) 進程管理進程管

19、理n什么是作業(yè)、進程 n指令指令（Instruction）是計算機執(zhí)行動作的最小單位，它指揮計算機完成一個簡單的操作 。n程序程序（Program）是一系列排列有序的指令和數(shù)據(jù)的集合稱為程序，它可以使計算機完成一套完整的功能。n作業(yè)作業(yè)（Job） 是用戶交由計算機執(zhí)行的一個或若干個相互關聯(lián)的程序。 n進程進程（Process， Linux把進程也稱為任務task） 程序調入內存后，必須根據(jù)現(xiàn)有的計算機環(huán)境條件決定是否能執(zhí)行，正在運行的程序和環(huán)境的結合構成一個運行實體，該實體稱為進程。n 對于操作系統(tǒng)而言，它在接受并執(zhí)行用戶作業(yè)時除了啟動程序外，還要創(chuàng)造為了執(zhí)行程序所需要的環(huán)境，即執(zhí)行進程。程序

20、只要不被刪除就永程序只要不被刪除就永遠存在，而進程是程序執(zhí)行的一個過程。遠存在，而進程是程序執(zhí)行的一個過程。一個進程有它的建立、執(zhí)行和撤消過程。操作系統(tǒng)為執(zhí)行同一個程序所建立的進程在不同的資源環(huán)境下有可能不同，當然執(zhí)行的最后結果應當是一樣的。 1）進程狀態(tài)）進程狀態(tài)n由于進程是程序執(zhí)行的過程，因而它的狀態(tài)會隨著程序的執(zhí)行、資源環(huán)境的變化（其他進程的建立肯定會影響對資源的使用）、各種預定或突發(fā)事件（隨機中斷）的發(fā)生等等，使得進程狀態(tài)在不斷變化。進程基本有四種狀態(tài)：n. 運行（Running）狀態(tài)。 進程在處理機上正在執(zhí)行。n. 就緒（Ready）狀態(tài)。 進程已獲得一切必要的資源，一旦獲得處理機即

21、可運行。 n. 等待（Bloked）狀態(tài)或睡眠狀態(tài)。 當進程所需的資源不足，或等待輸入/輸出完成的消息時，雖然操作系統(tǒng)可以把處理機分配給它，但仍不能繼續(xù)執(zhí)行，此時進程處于等待狀態(tài)。n. 僵死（Zombie）狀態(tài)。 進程終止，但記錄進程狀態(tài)的記錄仍存在。2）進程控制塊）進程控制塊n進程中的程序（包括數(shù)據(jù)）是靜態(tài)的，整個進程是動態(tài)的，因此，操作系統(tǒng)若要控制進程的活動過程，就必須開辟一部分存儲器空間來記錄有關進程的信息。操作系統(tǒng)把這些信息放在進程控制塊（Process Control Block ，簡稱PCB）中。nPCB是一種數(shù)據(jù)結構，不同的操作系統(tǒng)可是一種數(shù)據(jù)結構，不同的操作系統(tǒng)可采用不同結構。

22、采用不同結構。 3）進程調度）進程調度n 進程本身沒有啟動或終止其他進程的功能，切換進程是靠操作系統(tǒng)的進程調度程序執(zhí)行的。當一個進程的已獲得除CPU之外的所有資源后，調度程序會根據(jù)某種算法啟動該進程。 例如Linux 操作系統(tǒng)把CPU中寄存器的現(xiàn)狀保存到task_struct中。限制每個進程每次占用CPU的時間（200毫秒），這樣即便某進程出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象，也不會造成整個系統(tǒng)陷入死循環(huán)。 (2) 存儲管存儲管理n 所謂實存實存即實際存在的物理內存物理內存（Main Memory,主存儲器），管理這部分內存時主要考慮在多任務情況下如何分配內存以及當實際內存單元數(shù)量超出可編址范圍后如何管理編址范圍外

23、的內存；所謂虛存即非實際存在的物理內存，它是外存儲器（一般是硬磁盤）的一種虛擬映像，利用管理內存的方法來管理這些硬盤空間。1）固定分區(qū)）固定分區(qū)n 操作系統(tǒng)將內存中固定地址的存儲區(qū)存放專門的程序。例如MS DOS 操作系統(tǒng)把內存的0號單元開始的1K字節(jié)定義為系統(tǒng)的中斷向量區(qū)，在這個區(qū)中存放可用的255個（有的位置暫時保留未用）中斷調用程序的起始地址。 n為了解決如何尋找大于1MB的地址，操作系統(tǒng)把大于1MB的內存稱為擴充內存（Extended Memory）。擴充內存最前面的64KB為高內存區(qū)HMA（High Memory Area），可以把操作系統(tǒng)調入HMA以增加可用的常規(guī)內存使用區(qū)。64M

24、B內存的主存儲器劃分方法可下圖。n 2）虛擬內存管理）虛擬內存管理nWindows 可以在磁盤分區(qū)中由用戶或自動選擇一定數(shù)量的磁盤空間作為虛擬內存使用。Linux則在安裝系統(tǒng)時由用戶專門劃分一個磁盤分區(qū)（一般是實存的2倍）作為交換（swap ）分區(qū)，來實現(xiàn)虛擬內存。 Linux的虛擬內存采用分頁機制 (3) 文件管理文件管理n 不同的操作系統(tǒng)采用了不同的實際物理存儲格式。建立存儲格式的軟件是對磁盤進行分區(qū)和格式化的程序。以Linux 為例，它采用ext2格式，這種格式可以兼容DOS操作系統(tǒng)的FAT、Windows的FAT32、Windows NT的NTFS以及CD-ROM的ISO9660等格式

25、。反之，多數(shù)其他文件系統(tǒng)不兼容ext2格式，例如DOS和Windows都不能訪問Linux文件系統(tǒng)。1）文件目錄和文件名文件目錄和文件名n 在DOS中把軟盤、光盤、硬盤分區(qū)都以盤符表示，其上的文件都各自存放在其根或各級子目錄中。Windows把文件都各自存放在其根或文件夾（各級子目錄）中。n而Linux中沒有盤符的概念，僅有統(tǒng)一的根目錄/（注意：反斜杠 在Linux中用作命令續(xù)行符）和根下的各級子目錄。軟盤、光盤、硬盤分區(qū)都以子目錄表示。2) dos 目錄目錄3) Windows 文件夾文件夾4) Windows 文件類型(4) 設備管理n 一般情況下，即使外部設備硬件上已一般情況下，即使外部

26、設備硬件上已裝入到計算機上，若未安裝其驅動程序，裝入到計算機上，若未安裝其驅動程序，操作系統(tǒng)也無法對它管理，因而不能使用。操作系統(tǒng)也無法對它管理，因而不能使用。n 在DOS、Windows、Linux采用不同的方式管理設備。 n 近來流行的“即插即用”技術，并非不需要驅動程序，只不過是操作系統(tǒng)中預先安裝了標準的外部設備驅動程序，許多外部設備廠依照標準設計硬件接口而已。當硬件有較大改進后，仍需要安裝廠家提供的驅動程序，以便操作系統(tǒng)管理該設備。4 操作系統(tǒng)的安全操作系統(tǒng)的安全n（1）用戶管理n（2）文件使用權限n（3）補救操作失誤n（4）防止惡意攻擊 操作系統(tǒng)應用舉例n 3.2.2 計算機語言編譯

27、系統(tǒng)n 1 低級語言n 用一組易記的符號代表一個機器指令，如用“ADD 1，2”代表一次加法1+2，用“SUB 1，2”代表一次減法1-2，匯編語言中的一條指令一般與一條機器指令相對應。機器語言和匯編語言都是面向具體計算機的面向具體計算機的語言語言，每一種類型的計算機都有自己的機器語言和匯編語言，不同機器之間互不相通。由于它們依賴于具體的計算機，被稱為“低級語言”。n 1 低級語言n真正的機器指令中,只包含0和1兩個代碼, 許多個0,1代碼放在一起,構成了多種組合形式,每一種都可以指定一種操作。例如，有的機器中，讓10110110表示做加法的命令，用10110101表示做減法的命令。在這里做加

28、法還是做減法只指出了做何種操作，大多數(shù)操作還需要操作數(shù)。因此,對操作數(shù)的說明也應該反映在指令當中。 n 操作碼是用來表示機器待執(zhí)行的任務的說明。如加、減、乘、除、移位、傳送、輸出、停機等操作。地址碼是用來表示操作數(shù)在存儲器中所處的位置。如圖下所示：每個地址對應著一個存儲單元,存儲單元之中的內容就是具體的操作數(shù)值。事時上，存儲單元中存放的不僅僅是數(shù)據(jù)，指令也是存儲在存儲單元中的。不論是數(shù)據(jù)還是指令，它們的位置都是以地址的形式給出的。計算 f=ax+b n第一步：通過鍵盤或其它輸入方式將上表中的指令及數(shù)據(jù)代碼送入計算機09號單元之中。n第二步：啟動主機后，計算機便自動按照存儲器中存放指令的順序，有

29、序地逐條地執(zhí)行各條指令，完成序列中所有紙令的全部操作。n第三步： 當機器執(zhí)行完最后一條指令后，機器停止工作。n 對于未經過專門訓練的用戶而言，用對于未經過專門訓練的用戶而言，用二進制碼表示的指令很難掌握。二進制碼表示的指令很難掌握。2 高級語言n20世紀50年代，出現(xiàn)了“高級語言”。它不依賴于具體的計算機，而是在各種計算機各種計算機上都通用的一種計算機語言上都通用的一種計算機語言。高級語言接近人們習慣使用的自然語言和數(shù)學語言，使人們易于學習和使用，人們認為，高級語言的出現(xiàn)是計算機發(fā)展史上一次驚人的成就，使千萬非專業(yè)人員能方便地編寫程序，操縱使用計算機按人們的指令進行工作。n。整理課件3 編譯系

30、統(tǒng)n計算機本身是不能直接識別高級語言。必須將高級語言的程序翻譯成計算機能識別的機器指令，計算機才能執(zhí)行。這個翻譯的工作是由“編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)”軟件軟件來完成的。 n不同類型的計算機上使用的翻譯軟件是不同的。因此，在一臺計算機上能運行某一種高級語言程序的條件是：必須在此計算機系統(tǒng)上配有此語言的編譯系統(tǒng)。例如要在一臺微機上運行C語言程序，必須先將為該微機設計的C編譯系統(tǒng)裝入計算機內。編譯過程n一般編譯分2次進行：n 首先編譯器（程序）把用高級語言書寫的源代碼（字符、符號）通讀一遍，然后檢查有無語法錯誤，如有錯誤，分析出錯原因，并給出提示；n然后，對無語法錯誤的源程序進行代碼轉換，包括把符號指令轉為

31、二進制指令碼，加入一些公用的程序段，分配內存資源等工作，最后形成統(tǒng)一的一個或一組可執(zhí)行的程序，存到磁盤上。 n 有些編譯器不生成可執(zhí)行代碼文件，稱為解釋器，例如BASIC語言就可一邊解釋源程序，一邊執(zhí)行。n 有些編譯器可把已經編譯后的程序反編譯成它的源程序，稱為反編譯器。n 反編譯器多數(shù)用來刨析可執(zhí)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序的設計機密。n 整理課件4 源程序設計步驟n計算機的解題過程n無論多么復雜的應用問題，深入到計算機硬件一級時，就只有加法和傳遞兩種算術運算（其效果相當于加、減、乘、除）和與、或、非等邏輯運算了。因此，在此之前，需要做大量的工作。從拿到一個任務到得出正確的結果，要經過以下幾個階段：

32、n(1) 建立數(shù)學模型n對于一個實際問題的解決，首先要將其數(shù)學化，將一個物理狀態(tài)或工作過程用數(shù)學形示表示出來。這部分工作常常由本領域的科技人員來完成。n(2) 確定計算方法n必須將數(shù)學模型進一步處理將其表示成只包含加、減、乘、除的算術運算和與、或、非邏輯運算的近似公式。 n例如，對于 SIN(X) 來說只能采用近 似計算的方法，所以計算機是按照下列公式來實現(xiàn)對 SIN ( X ) 的求值 n(3) 編制解題程序n所謂程序就是用計算機語言（包括機器語言和高級語言）寫出的具體的結題步驟。它告訴計算機做什么以及怎樣做。 n程序本身并不是機器所能識別的形式(或稱指令)，程序只是用一些由英文助記符規(guī)定的語句按一定的語法規(guī)則所描述的算法，機器只能識別機器指令。因此在執(zhí)行程序之前，還必須經過一個叫編譯的過程，編譯的功能可以比喻成人和機器之間的翻譯，它把程序翻譯成機器所能讀懂的機器指令。運算序列的特征n有限性有限性：即序列的項數(shù)有限，且每一運算項都可在有限的時間內完成; n確定性確定性：即序列