計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

1、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論第1章1主要內(nèi)容本章論述有關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幾個(gè)基本知識(shí)和基本概念，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展簡史、計(jì)算機(jī)硬件的主要組成部分、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)、軟件概述、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用6節(jié)。需要重點(diǎn)講解的是電子計(jì)算機(jī)硬件的主要組成部分、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)3部分內(nèi)容。2第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展簡史1.2計(jì)算機(jī)硬件的主要組成部分1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)1.4軟件概述1.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)1.6計(jì)算機(jī)的應(yīng)用31.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展簡史1.1.1 計(jì)算機(jī)古代的計(jì)算工具機(jī)械式和機(jī)電式計(jì)算機(jī)3. 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)41.古代的計(jì)算工具 我國

2、最早出現(xiàn)的計(jì)算工具是“算籌”，采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)法可進(jìn)行加、減、乘、除和開方運(yùn)算，并用紅、黑籌表示正、負(fù)數(shù)，還可表示各種代數(shù)式，進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算。5古代的計(jì)算工具 替代算籌的新的計(jì)算工具“算盤”，還創(chuàng)造了一整套珠算口訣，運(yùn)算速度快捷，以后還傳到日本、韓國等東亞各國以及歐州，一直延續(xù)到現(xiàn)代。62.機(jī)械式和機(jī)電式計(jì)算機(jī) 17世紀(jì)開始，歐州一些數(shù)學(xué)家設(shè)計(jì)制造出一些機(jī)械式或機(jī)電式的計(jì)算工具數(shù)字運(yùn)算機(jī)器。 1642年，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡（BPascal）制成第一臺(tái)機(jī)械加法器十進(jìn)制加法器 1673年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨（GWLeibniz）制造出第一臺(tái)機(jī)械乘法器可進(jìn)行十進(jìn)制乘、除運(yùn)算的計(jì)算器。 1777年，英國邏輯

3、數(shù)學(xué)家查里斯馬洪（CMahon）發(fā)明了邏輯演示器。7機(jī)械式和機(jī)電式計(jì)算機(jī)1820年，法國人查里斯考勒馬（CColmar）制成了商用機(jī)械計(jì)算器。1822年，美國人查爾斯巴貝奇（CBabbage）研制成可以運(yùn)轉(zhuǎn)的差分機(jī)模型，能通過加、減法計(jì)算各種多項(xiàng)式。1944年，美國人霍華德艾肯（HAiken）制成了自動(dòng)程序控制計(jì)算機(jī)馬克1號(hào)。83.現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)電子元器件的發(fā)明、應(yīng)用和電子技術(shù)的迅速發(fā)展理論基礎(chǔ)二進(jìn)制計(jì)數(shù)制和布爾代數(shù)社會(huì)基礎(chǔ)第二次世界大戰(zhàn)對(duì)先進(jìn)的、高速的計(jì)算工具的迫切需求9技術(shù)基礎(chǔ)1883年，發(fā)明白熾燈的美國科學(xué)家愛迪生（TAEdison）在白熾燈泡中加入第二個(gè)電極，發(fā)現(xiàn)電極與燈絲之間

4、有電流飛渡這就是愛迪生效應(yīng)。1897年，物理學(xué)家湯姆遜（JJThomson）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了真空管（電子管）中導(dǎo)電的粒子電子是從陰極逸出的，發(fā)表了題為“小于氫原子質(zhì)量的存在”的文章，湯姆遜因發(fā)現(xiàn)電子而獲得諾貝爾（Nobel）物理學(xué)獎(jiǎng)。后來，實(shí)驗(yàn)所用的儀器發(fā)展為陰極射線管示波管和顯像管。10技術(shù)基礎(chǔ)1904年，英國科學(xué)家弗萊明（Fleming）發(fā)明了真空二極管。1906年，福萊斯特（Forrester）發(fā)明了具有電信號(hào)放大作用的真空三極管。11理論基礎(chǔ)1847年，英國數(shù)學(xué)家喬治布爾（GBoole）發(fā)表了論文“思維規(guī)律研究”。布爾認(rèn)為邏輯中各種命題能夠使用數(shù)學(xué)符號(hào)來表示，這些符號(hào)能依據(jù)固定的規(guī)則推導(dǎo)出

5、適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。于是他設(shè)計(jì)了一套表示邏輯理論中基本概念的符號(hào)，建立了應(yīng)用這些符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的法則，從而把形式邏輯歸結(jié)為一種代數(shù)建立了邏輯代數(shù)（布爾代數(shù)）。12理論基礎(chǔ)兩種邏輯值“真”與“假”，三種邏輯關(guān)系“與”、“或”和“非”。簡化了的“二值邏輯”為電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制計(jì)算、開關(guān)邏輯電路的設(shè)計(jì)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。13理論基礎(chǔ)1938年，美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)（CShannon）在其碩士論文中提出，可以用二進(jìn)制系統(tǒng)來表示布爾代數(shù)中的邏輯關(guān)系用“1”表示“真”，用“0”表示“假”。這樣任何一個(gè)機(jī)械性的推理過程都能當(dāng)作普通計(jì)算一樣處理。14 理論基礎(chǔ) 二進(jìn)制計(jì)算的引入對(duì)電子計(jì)算機(jī)的誕生具有極其重要的意義。 采用二進(jìn)

6、制數(shù)碼進(jìn)行的計(jì)算只有“1”和“0”兩個(gè)狀態(tài)， 任何一個(gè)物理狀態(tài)都可以表示為“有”和“無”，如電信號(hào)電壓或電流的有無（高、低），磁信號(hào)磁性的有無、磁滯回線的兩個(gè)相反方向， 而“有”可以表示二進(jìn)制的“1”， “無”則可以表示二進(jìn)制的“0”， 當(dāng)然，反之亦可。15理論基礎(chǔ) 要實(shí)現(xiàn)二種狀態(tài)的機(jī)電元器件也容易制造。若采用十進(jìn)制數(shù)時(shí)要用10個(gè)不同狀態(tài)表示09十個(gè)數(shù)，而要找到同時(shí)具有10個(gè)不同穩(wěn)定狀態(tài)的機(jī)電元器件是極困難的。 另外，二進(jìn)制的計(jì)算規(guī)則極簡單，加法僅4種運(yùn)算0+0、0+1、1+0和1+1，而十進(jìn)制的計(jì)算規(guī)則就復(fù)雜得多。16理論基礎(chǔ) 英國24歲的青年數(shù)學(xué)家阿蘭圖靈（ATuring）在其題為“論可計(jì)

7、算數(shù)及在密碼中的應(yīng)用”的論文中，嚴(yán)格地描述了計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)，首次提出了計(jì)算機(jī)的通用模型圖靈機(jī)，這種計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行多種運(yùn)算，并能運(yùn)用計(jì)算結(jié)果證明一些重要的理論。圖靈還從理論上證明這種抽象計(jì)算機(jī)的可能性，為近代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)17理論基礎(chǔ)描述了有關(guān)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序、微程序控制的設(shè)計(jì)概念計(jì)算機(jī)出錯(cuò)自檢系統(tǒng)的設(shè)想，提出計(jì)算機(jī)高級(jí)語言產(chǎn)生的預(yù)言，使用電話線來控制遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)的可能性機(jī)器自動(dòng)編譯的可能性。1950年，圖靈發(fā)表了論文“計(jì)算機(jī)器與智能”，奠定了人工智能理論的基礎(chǔ)。1815年后計(jì)算機(jī)比人類聰明2014年2月24日央視晚間新聞報(bào)道，人工智能預(yù)言家預(yù)言： 15年后計(jì)算機(jī)比人類聰明。

8、問題：1.人工智能預(yù)言家是誰？2.他曾經(jīng)預(yù)言過什么并且實(shí)現(xiàn)？3.什么是圖靈測(cè)試？19理論基礎(chǔ) 1942年，依阿華州立學(xué)院理論物理學(xué)家阿塔諾索夫（JAtanasoff）在研究生伯利（CBerry）的幫助下用電子管作邏輯元件組裝成了一臺(tái)很小的計(jì)算機(jī)“ABC”。他們的工作因戰(zhàn)爭全面爆發(fā)而被迫停止。依阿華州立學(xué)院未能申請(qǐng)到首臺(tái)電子計(jì)算機(jī)專利，但電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明權(quán)屬于阿塔諾索夫，美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)授予阿塔諾索夫最高榮譽(yù)HOLLEY獎(jiǎng)?wù)隆?0社會(huì)基礎(chǔ)1939年9月，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，1941年，太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，美國對(duì)日宣戰(zhàn)。軍事上的迫切需要加速了電子計(jì)算機(jī)研制的步伐。賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院和美國陸軍軍械

9、署的合作項(xiàng)目“彈道表”的計(jì)算工作。21 社會(huì)基礎(chǔ)1945年年底第一臺(tái)實(shí)用的通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”（ENIAC，Electronic Numerical Integrator And Computer，電子數(shù)字積分器和計(jì)算器22社會(huì)基礎(chǔ)1946年2月15日ENIAC計(jì)算機(jī)在賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行（見圖1-1）。制作成本高達(dá)1000萬美元，共用18800個(gè)電子管，1500個(gè)繼電器，重達(dá)30噸，占地170平方米，耗電150千瓦，運(yùn)算速度為：每秒鐘能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算（或330次乘法運(yùn)算或100次除法運(yùn)算），用來進(jìn)行彈道計(jì)算，幾分鐘就能完成一條彈道的計(jì)算。23主要缺點(diǎn)ENIAC計(jì)算機(jī)存

10、在的主要缺點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量太小，它沒有真正的存儲(chǔ)器，只用20個(gè)字節(jié)的寄存器用來存儲(chǔ)數(shù)字；采用十進(jìn)制數(shù)；用線路連接的方法來編排程序每次改變計(jì)算方式都要變更電路連接，準(zhǔn)備時(shí)間大大超過實(shí)際計(jì)算時(shí)間。24252022/9/24上海交通大學(xué)26ENIAC計(jì)算機(jī)四十年代的編程是這樣的 262022/9/24上海交通大學(xué)27EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，離散變量電子計(jì)算機(jī)） 27現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的奠基人馮諾依曼（JVNeuman）馮諾依曼生于匈牙利，蘇黎士大學(xué)數(shù)學(xué)博士，1930年赴美，1933年與愛因斯坦（AEinstein）一起受聘為普林斯頓大學(xué)終身教

11、授。1944年底1945年初他參加ENIAC計(jì)算機(jī)研制小組，成為研制小組的顧問，研制成笫一臺(tái)實(shí)用的通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，奠定了現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)框架。28馮諾依曼 1946年6月，馮諾依曼與高德斯坦（Goldstein）等發(fā)表論文“電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探”， 成為新型電子數(shù)字計(jì)算機(jī)EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer， 電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)）的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。29“馮諾依曼機(jī)”。EDVAC計(jì)算機(jī)的主要改進(jìn)有：采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)；采用延時(shí)線作內(nèi)部存儲(chǔ)器，容量為1024字節(jié)；提出了“存儲(chǔ)程序”的概念，程序設(shè)計(jì)者按計(jì)算要求編制好程

12、序，將程序和運(yùn)行程序中所用的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制代碼的形式存入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行程序。使電子計(jì)算機(jī)有了通用性，只要能寫出正確的指令，計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)就無須人工干預(yù)。按此方案構(gòu)成的計(jì)算機(jī)稱為“馮諾依曼機(jī)”。301.1.2 電子計(jì)算機(jī)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)和電子模擬計(jì)算機(jī)4代電子計(jì)算機(jī)通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化電子數(shù)字計(jì)算機(jī)分類5. 我國計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展概況31電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)（electronic computer）能自動(dòng)地、高速地進(jìn)行大量運(yùn)算的電子設(shè)備，能通過對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算來求解各種算題，也能用來處理各種數(shù)據(jù)和事務(wù)，是一種自動(dòng)化信息處理工具，當(dāng)它與一定的機(jī)電設(shè)備或儀器設(shè)備相

13、結(jié)合時(shí)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程和實(shí)驗(yàn)過程的控制。321.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)和電子模擬計(jì)算機(jī)按進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)據(jù)的表示方式和計(jì)算原理的不同，電子計(jì)算機(jī)可分為兩大類：1）電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（electronic digital computer）。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)由離散量來表示，是對(duì)離散變量進(jìn)行處理和運(yùn)算的解算裝置。采用二進(jìn)制編碼方式表示數(shù)值、字符、指令和其他控制信息。各種運(yùn)算部件主要是由邏輯電路（基本邏輯門電路及其組合部件）和存儲(chǔ)電路組成。數(shù)字計(jì)算機(jī)具有精度高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大邏輯判斷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。332）電子模擬計(jì)算機(jī)（electronic analog computer）。電子模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)由連

14、續(xù)量來表示，是對(duì)連續(xù)變量進(jìn)行運(yùn)算的解算裝置。在電子模擬計(jì)算機(jī)中，變量為連續(xù)變化的直流電壓、電流或電荷，運(yùn)算部件主要是由運(yùn)算放大器、精密電阻、電容和特殊的開關(guān)元器件組成。模擬計(jì)算機(jī)具有連續(xù)性、并行性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，操作簡便，適用于連續(xù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真。34電子模擬計(jì)算機(jī)受元器件精度限制，整機(jī)的運(yùn)算精度遠(yuǎn)低于電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。在現(xiàn)代的電子模擬計(jì)算機(jī)中引入各種邏輯電路和存儲(chǔ)電路可增強(qiáng)電子模擬計(jì)算機(jī)的仿真功能。本書講述的電子計(jì)算機(jī)是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。352.4代電子計(jì)算機(jī)第一代電子管計(jì)算機(jī)：從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)研制成功開始到50年代后期，以電子管為基本器件，運(yùn)算速度為每秒幾千次運(yùn)算。特點(diǎn)是精度低、存儲(chǔ)

15、容量小、穩(wěn)定性差以及體積龐大等。其主要應(yīng)用于軍事及國防領(lǐng)域。36 4代電子計(jì)算機(jī)第二代晶體管計(jì)算機(jī)：從20世紀(jì)50年代中期到60年代后期，以晶體管為基本器件，開始使用磁芯存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度在每秒幾萬次運(yùn)算以上，后期的晶體管計(jì)算機(jī)速度已達(dá)每秒千萬次運(yùn)算。其特點(diǎn)是精度較高、存儲(chǔ)容量較大、穩(wěn)定性較好以及體積較小等。應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)大到工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究。37 4代電子計(jì)算機(jī)第三代集成電路計(jì)算機(jī)：從20世紀(jì)60年代中期到70年代前期，采用小規(guī)?；蛑幸?guī)模集成電路為基本器件，后期開始使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度在每秒幾十萬次運(yùn)算以上，后期的集成電路計(jì)算機(jī)速度已達(dá)每秒千萬次運(yùn)算，其特點(diǎn)是功耗、體積和價(jià)格等進(jìn)一步下降

16、，而速度及可靠性相應(yīng)地提高，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。成本低而功能相對(duì)不是太強(qiáng)的小型計(jì)算機(jī)占領(lǐng)了數(shù)據(jù)處理的許多應(yīng)用領(lǐng)域。38 4代電子計(jì)算機(jī)第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)：從20世紀(jì)70年代中期開始，采用大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI）器件高密度、高速度的處理器芯片和存儲(chǔ)器芯片。運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾千萬次上億次。其特點(diǎn)是精度更高、存儲(chǔ)容量更大、穩(wěn)定性更好以及體積更小（在實(shí)現(xiàn)相同功能的條件下）等。393.通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化第三代和第四代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。通用化：指令系統(tǒng)豐富，兼顧科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、實(shí)

17、時(shí)控制三個(gè)方面。40通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化系列化：同一系列的各檔機(jī)器采用相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即在指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式、字符編碼、中斷系統(tǒng)、控制方式、輸入/輸出操作方式等方面保持統(tǒng)一，從而保證了程序的兼容，當(dāng)用戶更新機(jī)器時(shí)，原來在低檔機(jī)上編寫的程序可以不作修改就使用在高檔機(jī)上。41通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化：采用標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口，各個(gè)機(jī)型的外部設(shè)備是通用的。采用積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除了各個(gè)型號(hào)的CPU獨(dú)立設(shè)計(jì)以外，存儲(chǔ)器、外部設(shè)備都采用標(biāo)準(zhǔn)部件組裝。424.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)分類巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工程工作站43（1）小型機(jī)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)試制周期短具有硬件和軟件成本低、操作和維護(hù)容易

18、以及可靠性高等特點(diǎn)，管理機(jī)器和編制程序都比較簡單，便于計(jì)算機(jī)的普及和推廣。使用小型機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、整理、分析、計(jì)算等工作可使小型機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到控制領(lǐng)域。44（2）大型機(jī)具有高可靠性、高吞吐能力、高安全性、高可擴(kuò)展能力以及防病毒和防黑客能力。它用作一個(gè)安全的、開放的大型服務(wù)器，作為企業(yè)的計(jì)算平臺(tái)。大型機(jī)軟件開發(fā)成本很高，為了減少新研發(fā)機(jī)的軟件開發(fā)成本，大型機(jī)一般具有系列化的特點(diǎn)，IBM公司于1998年推出的IBM S/390系列的第5代產(chǎn)品，其主機(jī)速度為每秒10億次。45（3）巨型機(jī)需要有很高的運(yùn)算速度、很大存儲(chǔ)容量的計(jì)算機(jī)，一般的大型通用計(jì)算機(jī)不能滿足要求。集成電路的進(jìn)展，為制造巨型機(jī)提供

19、了條件。以Cray-1計(jì)算機(jī)為例，針對(duì)天氣預(yù)報(bào)、飛行器設(shè)計(jì)和核物理研究中存在大量向量運(yùn)算的特點(diǎn)，Cray-1計(jì)算機(jī)的向量運(yùn)算速度達(dá)每秒8000萬次，并兼顧了一般的標(biāo)量運(yùn)算。1983年研制成功的Cray X-MP機(jī)向量運(yùn)算速度達(dá)每秒4億次。巨型機(jī)對(duì)國防技術(shù)的發(fā)展是不可或缺的。I46（4）微型機(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末至70年初，由于集成電路工藝和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，袖珍計(jì)算器得到了普遍的應(yīng)用。作為研制靈活的計(jì)算器芯片的成果，1971年10月，美國Intel公司首先推出Intel 4004微處理器。實(shí)現(xiàn)4位并行運(yùn)算的單片處理器，構(gòu)成運(yùn)算器和控制器的所有元件都集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上。是第一片微

20、處理器。47微型機(jī)微型機(jī)（Microcomputer，微型計(jì)算機(jī)）是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器以及輸入/輸出（I/O）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。微型機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，掀起了計(jì)算機(jī)普及的大浪潮。48微型機(jī)利用4位微處理器Intel 4004組成的MCS-4是世界上第一臺(tái)微型機(jī)，1978年問世的Intel 8086是16位微處理器，后繼問世的Intel 80286、80386與8086兼容。1981年以后，32位微處理器Intel 80386、80486和Pentium系列的微處理器相繼問世。49 個(gè)人計(jì)算機(jī)PC 20世紀(jì)70年代后期，出現(xiàn)了一種通用微機(jī)系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)(Perso

21、nal Computer，PC)。最早的、在個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展史中有重大影響的是1977年Apple公司推出的Apple II型微機(jī)，1981年8月12日IBM公司推出了IBM PC機(jī)，后來又推出IBM PC/XT機(jī)（擴(kuò)充型PC），IBM PC/AT機(jī)（先進(jìn)型PC）。50 個(gè)人計(jì)算機(jī)PC具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、軟件豐富、功能齊全、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，成為微型機(jī)市場主流。國內(nèi)外許多計(jì)算機(jī)廠家相繼生產(chǎn)了與IBM PC兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)。個(gè)人計(jì)算機(jī)是一類通用計(jì)算機(jī)，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，低檔的個(gè)人計(jì)算機(jī)可供家庭娛樂和業(yè)余愛好者使用，高檔的個(gè)人計(jì)算機(jī)用于經(jīng)營管理、科學(xué)計(jì)算以及教育等方面。51（5）工程工作站工程工作站EWS（

22、Engineering Work Station）簡稱工作站，一種微型化的功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。速度快、內(nèi)存大、圖像處理能力強(qiáng)、聯(lián)網(wǎng)適合于進(jìn)行較復(fù)雜的科學(xué)和工程計(jì)算。由高性能主機(jī)（包括高性能處理器和大容量內(nèi)存）、高分辨率顯示器、高速I/O設(shè)備以及其他必要的儀器設(shè)備組合而成。它置于終端臺(tái)上，并可通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。本身可作為一臺(tái)計(jì)算機(jī)使用，能完成工程業(yè)務(wù)、技術(shù)業(yè)務(wù)和管理業(yè)務(wù)，并能作為一個(gè)工作站加入網(wǎng)絡(luò)中。52工程工作站EWS特別適用于工程上的設(shè)計(jì)、計(jì)算、模擬、分析。還適用于辦公自動(dòng)化（OA）業(yè)務(wù)、常規(guī)和非常規(guī)的數(shù)據(jù)處理、文件形成、機(jī)器檢測(cè)、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及CAD/CAM/CAE（

23、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造/計(jì)算機(jī)輔助工程）等方面的應(yīng)用，所以被稱為“工程工作站”。535.我國計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展概況(1)我國電子計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展的三個(gè)階段(2)計(jì)算機(jī)軟件(3)漢化54(1)我國電子計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展的三個(gè)階段第一階段：19561970年主要應(yīng)用于國防、軍事和科研單位，用來進(jìn)行高速計(jì)算。第二階段：19711980年應(yīng)用開始擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并開始從國外引進(jìn)電子計(jì)算機(jī)。第三階段：從1981年開始主要是面向應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)應(yīng)用覆蓋到各個(gè)領(lǐng)域。55(2)計(jì)算機(jī)軟件在計(jì)算機(jī)軟件方面，北京大學(xué)楊芙清院士為我國計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。開發(fā)ALGOL 60語言編譯系統(tǒng)。自主開發(fā)操作系統(tǒng)，用

24、于我國第一臺(tái)百萬次計(jì)算機(jī)。自行設(shè)計(jì)通用程序設(shè)計(jì)語言XCY；1986年開發(fā)成功軟件工程核心支撐環(huán)境BETA-85。開發(fā)綜合的通用集成化軟件工程支撐系統(tǒng)環(huán)境56(3)漢化隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于信息處理，而文字處理是信息處理的一個(gè)重要方面。漢字處理成為華人應(yīng)用計(jì)算機(jī)的“瓶頸”。為此，計(jì)算機(jī)工作者做了大量的“計(jì)算機(jī)中文處理研究”工作。57 漢化1983年1987年計(jì)算機(jī)激光漢字編輯排版系統(tǒng)“華光I” “華光IV”的推出是計(jì)算機(jī)激光漢字編輯排版系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)志。1992年又推出彩色電子出版系統(tǒng)。北京大學(xué)王選院士開發(fā)的電子出版系統(tǒng)在世界中文排版領(lǐng)域至今始終保持領(lǐng)先地位。1981年5月，公

25、布國家標(biāo)準(zhǔn)GB 231280信息處理交換漢字編碼字符集（基本集），1992年4月，建成包括6萬個(gè)漢字的計(jì)算機(jī)漢字庫，這是最大的漢字字符集。中文Linux 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的漢化、各種漢字輸入法的研究與應(yīng)用，58計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算級(jí)系統(tǒng)分為：硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬 件軟 件主機(jī)外設(shè)59計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) 外 存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運(yùn)算器寄存器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器 操作系統(tǒng)：Windows、Unix

26、、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等 實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等 辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 601.2電子計(jì)算機(jī)硬件的主要組成部分1.2.1 運(yùn)算器1.2.2 控制器1.2.3 存儲(chǔ)器1.2.4 輸入設(shè)備1.2.5 輸出設(shè)備61硬件的主要組成部分電子計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成62圖1.2 電子計(jì)算機(jī)的組成部分 63電子計(jì)算機(jī)的組成部分其中運(yùn)算器和控制器合稱中央處理器（Central Processing Unit，CPU），CPU與存儲(chǔ)器(內(nèi)存儲(chǔ)器)合稱為主機(jī)，而輸入設(shè)備和輸出設(shè)備合稱為外部設(shè)備。641.2.1 運(yùn)算器運(yùn)算器是直接完成各

27、種算術(shù)、邏輯運(yùn)算的部件，主要部件是ALU（算術(shù)邏輯部件）。算術(shù)運(yùn)算就是加、減、乘、除等運(yùn)算。邏輯運(yùn)算是按照邏輯代數(shù)規(guī)律進(jìn)行的運(yùn)算，如邏輯與、邏輯或等。651.2 .2 控制器控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮系統(tǒng)。對(duì)所要操作的程序中的每一條指令進(jìn)行分析和判斷。向機(jī)器各部件發(fā)出控制信號(hào)來指揮整個(gè)機(jī)器自動(dòng)地、協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。66 控制器的主要功能在控制器的控制下，將程序和原始數(shù)據(jù)送入內(nèi)存；控制運(yùn)算器和內(nèi)存等部件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算和處理，并將結(jié)果送到輸出設(shè)備；控制內(nèi)存與外存之間的信息交換；控制隨機(jī)事件的處理。671.2.3 存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)之所以能夠自動(dòng)地、高速地進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，其原因之一是它能把算題所需的各種數(shù)據(jù)

28、和程序事先存放在一個(gè)記憶裝置中，這個(gè)記憶裝置就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的職能是存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)以及中間結(jié)果，而在運(yùn)算和處理過程中由存儲(chǔ)器快速地提供給運(yùn)算器進(jìn)行加工處理，這就是“程序存儲(chǔ)”的工作方式。68存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱“內(nèi)存”）和外存儲(chǔ)器（簡稱“外存”）兩類。內(nèi)存設(shè)置在主機(jī)內(nèi)部，用來存放當(dāng)前運(yùn)行所需要的程序和數(shù)據(jù)，以便向中央處理機(jī)高速傳送信息。內(nèi)存一般容量較小，但存取速度較高，它由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成。而外存設(shè)置在主機(jī)外部，用來存放當(dāng)前暫時(shí)不參加運(yùn)算的程序和大量數(shù)據(jù)，在需要時(shí)可與內(nèi)存成批交換數(shù)據(jù)。外存容量較大，但存取速度較低。常用的外存儲(chǔ)器有磁盤機(jī)（包括硬磁盤機(jī)和軟磁盤機(jī)）、磁帶機(jī)和光盤機(jī)

29、等。內(nèi)存儲(chǔ)器又稱為主存儲(chǔ)器（簡稱“主存”），外存儲(chǔ)器又稱為輔助存儲(chǔ)器（簡稱“輔存”）。69“內(nèi)存” 和 “外存”內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱“內(nèi)存”）存放當(dāng)前運(yùn)行所需要的程序和數(shù)據(jù)，以便向中央處理機(jī)高速傳送信息。內(nèi)存儲(chǔ)器又稱為主存儲(chǔ)器（簡稱“主存”）外存儲(chǔ)器（簡稱“外存”）用來存放當(dāng)前暫時(shí)不參加運(yùn)算的程序和大量數(shù)據(jù)，在需要時(shí)可與內(nèi)存成批交換數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器又稱為輔助存儲(chǔ)器（簡稱“輔存”）。內(nèi)存一般容量較小，但存取速度較高，它由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成外存容量較大，但存取速度較低。常用的外存儲(chǔ)器有磁盤機(jī)（包括硬磁盤機(jī)和軟磁盤機(jī)）、磁帶機(jī)和光盤機(jī)等。701.2.4 輸入設(shè)備向主機(jī)送入信息（數(shù)據(jù)、程序以及各種字符信息）的設(shè)

30、備，是人機(jī)聯(lián)系的主要設(shè)備。人的意圖、原始數(shù)據(jù)等通過輸入設(shè)備進(jìn)入計(jì)算機(jī)，常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀、光筆、掃描儀以及觸摸屏等。711.2. 5 輸出設(shè)備接受主機(jī)輸出的信息（機(jī)器工作的中間結(jié)果或最終結(jié)果），并把它顯示出來的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有打印機(jī)、CRT終端（視頻數(shù)據(jù)終端）、自動(dòng)繪圖機(jī)等。72兩種信息流在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部存在有兩種信息流：一種是被處理的數(shù)據(jù)，存放在內(nèi)存儲(chǔ)器中，流經(jīng)運(yùn)算器的各個(gè)部件，經(jīng)過逐步的加工，獲得運(yùn)算結(jié)果后再送回內(nèi)存儲(chǔ)器存放，這是“數(shù)據(jù)流”。另一種是被執(zhí)行程序的指令序列，事先也存放在內(nèi)存儲(chǔ)器中，流經(jīng)控制器的各部件，被分解剖析，發(fā)出各種控制信號(hào)，指揮數(shù)據(jù)信息的運(yùn)算

31、處理，這是“控制流”。計(jì)算機(jī)的內(nèi)部工作過程就是這兩種信息的流動(dòng)和相互作用的過程。返回731.3 電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)1.3.1 字長1.3.2 運(yùn)算速度1.3.3 存儲(chǔ)容量1.3.4 主頻741.3.1 字長 指CPU中ALU一次能處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)， 或者CPU與輸入/輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器之間一次傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)， 通常CPU的數(shù)據(jù)總線以及運(yùn)算器的位數(shù)同計(jì)算機(jī)的字長一致。 計(jì)算機(jī)的字長同處理能力和計(jì)算精度有關(guān)。 字長越長，計(jì)算精度就越高，處理能力也就越強(qiáng)，75字長 一般大型計(jì)算機(jī)字長為32位或64位； 小型計(jì)算機(jī)字長為16位或32位；微型計(jì)算機(jī)字長有1位、4位、8位、16位， 高檔

32、微型計(jì)算機(jī)字長為32位和64位。對(duì)于字長短的計(jì)算機(jī)，為了提高計(jì)算精度，采用多字節(jié)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用多個(gè)字節(jié)表示一個(gè)數(shù)。例如，對(duì)16位計(jì)算機(jī)，可以采用32位精度字進(jìn)行操作。761.3.2 運(yùn)算速度以每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來表示的，用來衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)算的快慢程度。由于計(jì)算機(jī)對(duì)不同指令的執(zhí)行時(shí)間不同，有的甚至相差極大，因此需要作進(jìn)一步的規(guī)定。最初是以定點(diǎn)加法指令為標(biāo)準(zhǔn)，以后又以加法、乘法、除法指令的平均時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)。77運(yùn)算速度一般采用下面幾種計(jì)算方法：具體指明執(zhí)行定點(diǎn)加、減、乘、除指令，以及浮點(diǎn)加、減、乘、除指令各需多少時(shí)間；每秒鐘能執(zhí)行的指令條數(shù)，以MIPS（Million Instruction Pe

33、r Second，每秒鐘百萬條指令）為單位；吉布森（Gibson）混合法，根據(jù)各種指令使用的頻度和每一種指令的執(zhí)行時(shí)間來計(jì)算速度78 iCOMP指數(shù)Intel公司為Intel CPU芯片的性能提出了一種新的評(píng)測(cè)指標(biāo)iCOMP指數(shù)(Intel Comparative Microprocessor Performance，Intel微處理器性能比較) ，按整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算、圖形和視頻顯示操作這4個(gè)層面，分別比較16位和32位的CPU性能，以加權(quán)方式評(píng)分，并以占用CPU時(shí)間（以百分比計(jì)算）為準(zhǔn)。791.3.3 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器存儲(chǔ)能力的一個(gè)指標(biāo)，包括內(nèi)存（主存）容量和外存（

34、輔存）容量。內(nèi)存容量以字節(jié)為單位，分裝機(jī)容量（實(shí)際容量）和最大容量。最大容量由CPU的地址總線的位數(shù)決定，如8位微機(jī)系統(tǒng)地址總線為16位80 存儲(chǔ)容量外存容量是指磁盤、磁帶和光盤等容量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來配置。目前高檔微機(jī)系統(tǒng)中采用的硬磁盤的容量為80GB、120GB、160GB等，光盤的容量也為GB級(jí)。811.3.4 主頻指計(jì)算機(jī)工作時(shí)CPU的時(shí)鐘頻率，其單位為MHz（兆赫，106赫茲）和GHz(千兆赫，109赫茲)，是計(jì)算機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，用來協(xié)調(diào)整機(jī)的操作。主頻的高低在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。高檔微機(jī)的主頻都在1GHz以上，在新Pentium 4芯片的主頻高達(dá)3.8GHz。821

35、.4 軟件概述1.4.1 軟件及其分類1.4.2 對(duì)“軟件”的完整理解1.4.3 語言處理程序831.4.1 軟件及其分類計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)程序、程序所使用的數(shù)據(jù)以及有關(guān)的文檔資料的集合。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“靈魂”，硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“實(shí)體”，硬件只是提供了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)，僅有硬件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)”，裸機(jī)必須配上必要的軟件，才能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有特定的功能，并得到實(shí)際的應(yīng)用。硬件和軟件結(jié)合構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。84軟件及其分類從用戶角度來看，軟件是用戶與硬件之間的使用界面，軟件能使用戶更方便、更有效地利用計(jì)算機(jī)硬件資源。根據(jù)軟件的功能及其所面向的工作對(duì)象，軟件可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件

36、、應(yīng)用軟件。851. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是一種為了使用和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，直接控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備以及其他外部設(shè)備，使之發(fā)生作用并方便用戶使用的軟件。系統(tǒng)軟件最靠近硬件，其他軟件都要通過它發(fā)揮作用。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家和軟件廠商提供，它與具體應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān)，是在系統(tǒng)一級(jí)提供服務(wù)。86二類系統(tǒng)軟件1）面向計(jì)算機(jī)本身的軟件，操作系統(tǒng)故障處理程序。2）面向用戶的軟件，語言處理程序輔助加工軟件。87語言處理程序用來把各種程序設(shè)計(jì)語言所編寫的源程序翻譯為計(jì)算機(jī)能直接處理的用機(jī)器代碼所表示的目標(biāo)程序，如各種高級(jí)語言的編譯程序解釋程序以及匯編程序。88輔助加工程序主要用來為用戶編輯和修改源程序、裝配

37、和連接目標(biāo)程序如文本編輯程序屏幕編輯程序字處理程序連接程序各種專用和通用計(jì)算程序常用數(shù)學(xué)庫程序和軟件包等。892. 支撐軟件支撐軟件是開發(fā)與維護(hù)的軟件，20世紀(jì)70年代中后期發(fā)展起來的軟件開發(fā)環(huán)境可看成現(xiàn)代支撐軟件的代表，主要包括環(huán)境數(shù)據(jù)庫各種接口軟件工具組（例如，面向計(jì)算機(jī)維護(hù)人員的軟件：主要有診斷調(diào)試程序、自動(dòng)糾錯(cuò)程序和測(cè)試程序）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等也可算作支撐軟件。903. 應(yīng)用軟件特定應(yīng)用領(lǐng)域的專用軟件，一種直接完成某種具體應(yīng)用、供最終用戶使用的軟件。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，應(yīng)用軟件也在向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展，具有通用性的應(yīng)用軟件，并把這些軟件收入到系統(tǒng)庫和軟件庫中，最終用戶不

38、必再重新編制這些程序，只要按照使用說明就可以使用這些程序，避免了重復(fù)開發(fā)的浪費(fèi)。91應(yīng)用軟件必須指出的是，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間沒有一個(gè)很嚴(yán)格的界限，例如各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫，可以看成是應(yīng)用軟件，也可以看作計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家提供的系統(tǒng)軟件。921. 4. 2 對(duì)“軟件”的完整理解按“軟件工程”的觀點(diǎn)，軟件是程序以及開發(fā)、使用和維護(hù)程序所需的相關(guān)文檔資料的完整集合。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的完整配置包括四部分為解決各種特定問題而編制的應(yīng)用程序；為支持各種應(yīng)用程序運(yùn)行的系統(tǒng)程序；有關(guān)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的文檔資料；面向最終用戶的有關(guān)使用和維護(hù)應(yīng)用程序的文檔資料。可歸納為“程序”和“軟件文檔”兩大部分。931. 程

39、序程序是使計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定任務(wù)的指令序列。指令的有序集合。在初級(jí)語言中，它是一組指令和數(shù)據(jù)；在高級(jí)語言中，它是一組語句和說明。把用任何一種不同于機(jī)器語言的其他程序設(shè)計(jì)語言所編寫的程序稱為源程序。計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行源程序，必須經(jīng)過語言加工程序，如匯編程序或編譯程序翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的用機(jī)器代碼所表示的目標(biāo)程序，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。94程序設(shè)計(jì)主要步驟：1) 分析問題，明確任務(wù)。2）建立數(shù)學(xué)模型，把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)計(jì)算機(jī)能求解的問題。3）建立算法。4）設(shè)計(jì)程序流程圖。5）按流程圖編制程序。6）上機(jī)調(diào)試、修改，直到能正常運(yùn)行達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。 952. 軟件文檔軟件文檔（Document）是用自然語言或

40、形式化語言所編寫的，用來描述程序的內(nèi)容、組成、設(shè)計(jì)、功能規(guī)格、開發(fā)情況、測(cè)試結(jié)果以及使用方法的文字資料和圖表。96軟件文檔軟件文檔是軟件開發(fā)、使用、維護(hù)和管理中的必備資料，高質(zhì)量的文檔對(duì)提高軟件開發(fā)效率、保障軟件的正確、有效的使用和維護(hù)，以及保證軟件質(zhì)量是十分重要的。因此從軟件的開發(fā)開始一直到軟件的使用和維護(hù)都必須十分重視文檔的作用。971. 4. 3 語言處理程序計(jì)算機(jī)能直接接受和執(zhí)行的是用機(jī)器代碼（二進(jìn)制代碼）編制的目標(biāo)程序。用其他程序設(shè)計(jì)語言所編制的源程序把源程序翻譯成目標(biāo)程序。這種翻譯程序的翻譯程序即為語言處理程序，包括匯編程序編譯程序解釋程序。981.匯編語言與匯編程序（1）機(jī)器語言

41、與匯編語言機(jī)器語言是一種完全面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言，由二進(jìn)制代碼表示的一組指令集合組成，每條指令指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)基本動(dòng)作，是計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的語言。用機(jī)器語言編制的程序具有計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行、程序緊湊、占用內(nèi)存空間少和執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)，能充分發(fā)揮和有效利用計(jì)算機(jī)的硬件資源和功能。缺點(diǎn)是機(jī)器指令難記、程序難寫、難讀和難調(diào)試，不利于計(jì)算機(jī)的推廣使用。99匯編語言匯編語言是一種符號(hào)語言，其特點(diǎn)是用符號(hào)形式表示機(jī)器指令，用指令助記符代替機(jī)器的操作碼、用標(biāo)識(shí)符代替地址碼。一種面向具體計(jì)算機(jī)的語言。匯編語言與機(jī)器語言相比，除保留了機(jī)器語言的優(yōu)點(diǎn)外，還具有易懂、易寫、易記、易調(diào)試和易修改等優(yōu)點(diǎn)。與

42、高級(jí)語言相比，具有執(zhí)行速度快、節(jié)省內(nèi)存和控制精確等優(yōu)點(diǎn)。不同的CPU有不同的匯編語言。100（2）匯編語言源程序用匯編語言編制的程序稱為匯編語言源程序，其基本單位是匯編語句行。完整的匯編語言源程序應(yīng)包括基本指令語句、偽指令語句（又稱指示性語句）宏指令語句。基本指令語句和機(jī)器指令有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。101基本指令語句格式標(biāo)號(hào)：操作碼 操作數(shù)； 注釋其中標(biāo)號(hào)是指令的符號(hào)地址，當(dāng)程序被匯編時(shí)，被賦予指令在內(nèi)存中存放單元的物理地址。通常程序分支指令的目標(biāo)指令前需要加上標(biāo)號(hào)。操作碼用來指明該指令的性質(zhì)。操作數(shù)用來指出操作的對(duì)象。注釋用來說明該指令在程序中的功能，為程序員和用戶閱讀程序提供說明，增加程序的

43、可讀性。102（3）匯編程序由于匯編語言是一種符號(hào)語言，計(jì)算機(jī)不能直接接受和執(zhí)行，把匯編語言源程序翻譯成二進(jìn)制編碼的機(jī)器語言所表示的目標(biāo)程序的一種語言加工程序，稱為“匯編程序”。在操作系統(tǒng)的支持下，匯編程序?qū)R編語言源程序進(jìn)行兩遍掃描。103匯編程序的主要功能1）將匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言的目標(biāo)程序。2）按用戶指定自動(dòng)分配存儲(chǔ)區(qū)域（程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和暫存區(qū)等）。3）自動(dòng)地把各種進(jìn)位制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。4）把字符轉(zhuǎn)換成ASC II碼。5）計(jì)算表達(dá)式值。6）自動(dòng)地對(duì)源程序進(jìn)行檢查，若有錯(cuò)誤給出出錯(cuò)信息104匯編程序PC系列機(jī)上能夠運(yùn)行的匯編程序主要有ASM、MASM和TASM等，其調(diào)試程序是DE

44、BUG。存放匯編語言源程序的盤文件應(yīng)取.ASM的擴(kuò)展名，經(jīng)匯編后可以有選擇地產(chǎn)生擴(kuò)展名為.LST的源程序請(qǐng)單（即列表文件）以及擴(kuò)展名為.OBJ的浮動(dòng)二進(jìn)制文件，經(jīng)過連接后才能產(chǎn)生一個(gè)可執(zhí)行的二進(jìn)制.EXE，這個(gè)擴(kuò)展名為.EXE的二進(jìn)制文件才是能執(zhí)行和調(diào)試的。105（4）交叉匯編程序利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)的處理、編輯能力為別的計(jì)算機(jī)進(jìn)行匯編工作的程序稱為“交叉匯編程序(Cross Assembler)”。106（5）反匯編程序反匯編程序(Disassembler)把二進(jìn)制編碼的機(jī)器語言目標(biāo)程序翻譯成匯編語言源程序的翻譯程序，是與匯編程序功能相反的程序，即把操作碼轉(zhuǎn)換為指令助記符，把地址轉(zhuǎn)換為符號(hào)地址。實(shí)

45、際上它是一種“破譯”的工具程序。1072.高級(jí)語言與編譯程序（1）高級(jí)語言獨(dú)立于計(jì)算機(jī)之外的、接近于人們的使用習(xí)慣的、易為人們理解的面向問題計(jì)算過程的通用程序設(shè)計(jì)語言，稱為“高級(jí)語言（High Level Language）”。高級(jí)語言的優(yōu)點(diǎn)是：表達(dá)算法容易，因而易學(xué)、易用、易于推廣交流；由于面向問題的求解過程，要說明的是必須完成什么，而不是完成的步驟，表達(dá)較簡單；獨(dú)立于計(jì)算機(jī)，因此不需要了解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使計(jì)算機(jī)從計(jì)算機(jī)專業(yè)人員手中解放了出來，成為廣泛使用的工具。108高級(jí)語言高級(jí)語言按其描述計(jì)算過程的基本出發(fā)點(diǎn)的不同，通常分為過程式語言（如PASCAL、Ada 、FORTRAN 、C等

46、）函數(shù)式語言（LISP）邏輯式語言（如PROLOG）面向?qū)ο蟮恼Z言（在前幾類語言上增添一些支持面向?qū)ο蟮拿枋鰴C(jī)制而構(gòu)成）。109（2）編譯程序把高級(jí)語言源程序翻譯成等效的機(jī)器語言目標(biāo)程序的程序稱為“編譯程序（Compiler）”，源程序中的每個(gè)語句等價(jià)于多條機(jī)器指令。不同的高級(jí)語言有不同的編譯程序。如C語言有C語言的編譯程序，PASCAL語言有PASCAL語言的編譯程序等。只有在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配置有某種高級(jí)語言的編譯程序，才能使用該語言編制的源程序。110編譯程序編譯程序在處理翻譯源語言程序時(shí)的工作順序是：詞法分析、語法分析、代碼生成與優(yōu)化等綜合工作。編譯程序的實(shí)現(xiàn)方式有一遍掃描和多遍掃描，一遍

47、掃描只是從頭到尾對(duì)源程序處理一遍即生成目標(biāo)程序；多遍掃描時(shí)，每遍掃描實(shí)現(xiàn)一部分功能。111編譯程序編譯程序在對(duì)源程序進(jìn)行翻譯時(shí)，首先是分析工作分析詞法和分析語法，然后進(jìn)行綜合包括代碼優(yōu)化、分配存儲(chǔ)單元和代碼生成。此外編譯程序還提供修改源程序的功能和比較完善的調(diào)試措施，以幫助用戶調(diào)試源程序。112編譯程序現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的編譯程序是一個(gè)復(fù)雜的有相當(dāng)規(guī)模的軟件系統(tǒng)，通常包括了支持程序員進(jìn)行軟件開發(fā)的一套編輯、檢錯(cuò)、跟蹤系統(tǒng)和程序維護(hù)的支持系統(tǒng)等，還包括一個(gè)相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用子程序庫和一個(gè)支持目標(biāo)程序運(yùn)行的子程序集。這樣的程序集也稱為編譯系統(tǒng)。113（3）解釋程序把用解釋性高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成計(jì)算

48、機(jī)能執(zhí)行形式的種語言加工程序叫“解釋程序(Interpreter)”。解釋程序的特點(diǎn)是邊解釋邊執(zhí)行，即翻譯一個(gè)語句，執(zhí)行一個(gè)語句。這種翻譯程序的靈活性大、所占內(nèi)存空間較小、程序比較容易測(cè)試、修改和補(bǔ)充。114解釋程序的缺點(diǎn)執(zhí)行速度慢即執(zhí)行一次解釋出來的程序要比執(zhí)行編譯生成的程序所化的時(shí)間長得多。解釋程序不把源程序翻譯為可執(zhí)行代碼，而是由其自身依照程序中語句和控制所指定的意義直接進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的加工和處理。115解釋程序有些語言，如LISP、SMALLTALK由于其內(nèi)部機(jī)制的特點(diǎn)，只能用解釋程序的方式實(shí)現(xiàn)。一些小機(jī)器上的BASIC語言也是用解釋程序來實(shí)現(xiàn)的，一般而言，解釋程序比編譯程序規(guī)模小。116

49、1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)從計(jì)算機(jī)語言角度出發(fā)，可以把通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成為由多級(jí)虛擬計(jì)算機(jī)組成的多層次結(jié)構(gòu)117 118L0與L1共分8級(jí)，L0L7，其中：L0為硬聯(lián)邏輯，實(shí)現(xiàn)微指令的控制時(shí)序，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件的內(nèi)核。L1為微程序控制，對(duì)機(jī)器指令進(jìn)行譯碼分析，根據(jù)微操作所需要的控制時(shí)序，編制微程序，配備一套微指令，給出微操作控制信號(hào)。L0和L1實(shí)現(xiàn)CPU的功能。119L2L2為機(jī)器語言級(jí)計(jì)算機(jī)，該級(jí)的機(jī)器語言就是該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)編寫的機(jī)器語言源程序由L1的微程序進(jìn)行解釋。120L3L3為操作系統(tǒng)，為用戶提供一個(gè)操作環(huán)境，以提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能和資源利用率。這一級(jí)機(jī)器語言中的多數(shù)指令

50、是機(jī)器指令系統(tǒng)中的指令。同時(shí)它還提供諸如打開文件、讀/寫文件、關(guān)閉文件等操作系統(tǒng)級(jí)指令，這一部分指令由操作系統(tǒng)進(jìn)行解釋，操作系統(tǒng)可被視為運(yùn)行在L2級(jí)機(jī)器上的解釋程序。121L4L4為匯編語言級(jí)計(jì)算機(jī)，該級(jí)的“機(jī)器語言”是匯編語言，由匯編程序翻譯成L2或L3級(jí)語言，由相應(yīng)級(jí)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行解釋、執(zhí)行。122L5L5為高級(jí)語言類計(jì)算機(jī)，該級(jí)的“機(jī)器語言”是各種高級(jí)語言，由編譯程序（個(gè)別的高級(jí)語言也有用解釋程序）翻譯成L4或L3級(jí)語言，由相應(yīng)級(jí)計(jì)算機(jī)執(zhí)行。該級(jí)計(jì)算機(jī)基本上脫離了物理計(jì)算機(jī)，供程序員使用。123L6與L7L6 為應(yīng)用語言計(jì)算機(jī)，該級(jí)的“機(jī)器語言”是面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員直接使用的應(yīng)用語言。用戶只需在終端（Terminal）用鍵盤或其他方式發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求即可進(jìn)入L6的信息處理系統(tǒng)。L7為應(yīng)用系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)總體分析級(jí)，用以建立數(shù)學(xué)模型和算法，確定系統(tǒng)配置。124“物理機(jī)”與“虛擬機(jī)”在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，L0和L1都是由硬件實(shí)現(xiàn)的，而采用微程序控制的L2是由固件實(shí)現(xiàn)的，以硬件和固件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為“物理機(jī)”（Physical Machine）