第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 微型計(jì)算機(jī)原理(第三版)課件

微型計(jì)算機(jī)原理微型計(jì)算機(jī)原理

1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用

1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程

1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用1.微型計(jì)算機(jī)（電子計(jì)算機(jī)的一種）微型計(jì)算機(jī)簡稱“微型機(jī)”、“微機(jī)”，由于其具備人腦的某些功能，所以也稱其為“微電腦”。微型計(jì)算機(jī)是由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計(jì)算機(jī)。它是以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出(I/0)接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。微型計(jì)算機(jī)（電子計(jì)算機(jī)的一種）微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積小、靈活性大、價(jià)格便宜、使用方便。把微型計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上即構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)。由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備（如打印機(jī)）及其他專用電路、電源、面板、機(jī)架以及足夠的軟件構(gòu)成的系統(tǒng)叫做微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MicrocomputerSystem)（即通常說的電腦）。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積小、靈活性大、價(jià)格便宜、使用方便。10世紀(jì)，早期的計(jì)算工具——算盤。

17世紀(jì)，出現(xiàn)計(jì)算尺，隨后出現(xiàn)機(jī)械式、機(jī)電式、電動(dòng)式計(jì)算儀器。1642年，法國發(fā)明實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加減運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算機(jī)。

20世紀(jì)40年代，德國采用繼電器制造機(jī)電式計(jì)算機(jī)。

這些類型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展10世紀(jì)，早期的計(jì)算工具——算盤。17世紀(jì)，出1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIACElectronicNumericalIntegratorAndCalculator第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸占地170m218000個(gè)電子管1500個(gè)繼電器耗電150kW1.1.1電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIACElectroENIAC與現(xiàn)代微型機(jī)的比較：ENIAC掌上電腦

PC機(jī)筆記本電腦缺點(diǎn)：存儲(chǔ)容量?。?0個(gè)字長為10位的十進(jìn)制數(shù)）；用線路連接的方法來編排程序。ENIAC與現(xiàn)代微型機(jī)的比較：ENIAC掌上電腦PC機(jī)1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件構(gòu)成。

（2）采用存儲(chǔ)程序的方式，將程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲(chǔ)器中，參加運(yùn)算。（3）采用二進(jìn)制碼表示數(shù)據(jù)和指令。（4）指令由操作碼和地址碼組成。

（5）以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運(yùn)算器。1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)（1）計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制時(shí)間器件圖片軟件存儲(chǔ)信息應(yīng)用46－58電子管機(jī)器、匯編語言磁鼓、延時(shí)線科學(xué)計(jì)算58－64晶體管高級(jí)語言磁芯數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制64－71集成電路操作系統(tǒng)磁芯文字、圖形處理71－今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等半導(dǎo)體社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域2.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展的四個(gè)階段

時(shí)間器件圖片軟件存儲(chǔ)信息應(yīng)用46－58電子管機(jī)器、匯編語言第五代計(jì)算機(jī)設(shè)想：

（3）知識(shí)庫管理功能。要求能完成知識(shí)獲取、檢索和更新等功能。

（2）解題推理功能。根據(jù)自身存儲(chǔ)的知識(shí)進(jìn)行推理，具有問題求解和學(xué)習(xí)的功能。

（1）智能接口功能。能自動(dòng)識(shí)別自然語言、圖形、圖象。即有語音識(shí)別、視覺、感知、理解功能。

1981年日本提出實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算機(jī)，但沒有取得預(yù)期的結(jié)果。美國也有多家公司推出智能計(jì)算機(jī)。一般要求智能計(jì)算機(jī)具有下列功能：第五代計(jì)算機(jī)設(shè)想：（3）知識(shí)庫管理功能。要求能完成知識(shí)

微型機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為表征的，以微處理器為中心的微型機(jī)是電子計(jì)算機(jī)的第四代產(chǎn)品。微處理器自1971年誕生以來，發(fā)展迅猛，每2～3年就更換一代。微型計(jì)算機(jī)指采用超大規(guī)模集成電路，形成體積小、重量輕、功能強(qiáng)、耗電少的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)結(jié)晶1.1.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

微型機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為表征的，以微處理器為根據(jù)微處理器的發(fā)展可把微型機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段：代次微處理器（字長）工藝/集成度執(zhí)行速度(MIPS)時(shí)鐘頻率(MHz)代表產(chǎn)品第一代71～73年4位機(jī)和低檔8位機(jī)PMOS/22500.06<1MCS-4,MCS-84004，8008第二代74～77年高性能8位機(jī)NMOS/>22500.75<4Intel8080,8085M6800,Z80第三代78～84年16位機(jī)HMOS/13萬1.54~10Intel8086,80286M68000,Z8000第四代85～至今32位機(jī)0.09μm/315萬11216~3GIntel8386,80486Pentium,Ⅱ,Ⅲ，4

另外，2004年，AMD推出了64位機(jī)

2005年，Intel推出雙核處理器。根據(jù)微處理器的發(fā)展可把微型機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段：代次微處理器IntelCPU的發(fā)展：Intel4004Intel8086Intel80286(16bit)Intel80386(32bit)Intel80486IntelCPU的發(fā)展：Intel4004Intel8PentiumPentium4PentiumIIIPentiumIIPentiumPentium4PentiumIIIPen

1958年我國第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（103機(jī)）在北京誕生;

1959年研制成大型通用電子管計(jì)算機(jī)（104機(jī)）;

1960年研制成第一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的通用電子管計(jì)算機(jī)（107機(jī)）;

1964年我國開始推出第一批晶體管計(jì)算機(jī)。其運(yùn)算速度為10～20萬次每秒。

1971年研制成第三代集成電路計(jì)算機(jī)。1974年后DJS-130晶體管計(jì)算機(jī)形成了小批量生產(chǎn)。1.1.3我國計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

1958年我國第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（103機(jī)）在北京誕生;

1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-150機(jī)。

1983年國防科技大學(xué)推出向量運(yùn)算速度達(dá)一億次的銀河I巨型計(jì)算機(jī)。1992年向量運(yùn)算速度達(dá)10億次的銀河Ⅱ投入運(yùn)行。1997年銀河Ⅲ投入運(yùn)行，速度為130億次每秒，內(nèi)存容量為9.15GB。

1999年具有世界水平的大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)神威I號(hào)研制成功，其最高運(yùn)算速度達(dá)每秒3840億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

2002年，國內(nèi)第一臺(tái)萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——聯(lián)想深騰誕生。1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-1.按信息的表示形式和處理方式分類數(shù)字計(jì)算機(jī)：

處理離散的、數(shù)字化的信息模擬計(jì)算機(jī)：處理連續(xù)變化的模擬量信息數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)：處理的信息既有數(shù)字量又有模擬量通常所說的計(jì)算機(jī)都指的是數(shù)字計(jì)算機(jī)。1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用

1.2.1計(jì)算機(jī)的分類1.按信息的表示形式和處理方式分類數(shù)字計(jì)算機(jī)：處理離散的2.按用途分類：

通用計(jì)算機(jī)

：專用計(jì)算機(jī)：功能齊全、通用性強(qiáng)；功能單一、可靠性高，作為軍事、工業(yè)控制等方面的專用設(shè)備；一般所講的計(jì)算機(jī)都是通用計(jì)算機(jī)。3.按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類：

巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。

2.按用途分類：通用計(jì)算機(jī)：專用計(jì)算機(jī)：功能齊全、通1.按微處理器的位數(shù)分類

2.按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模分類個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)單片機(jī)單板機(jī)將微型機(jī)的主要部件集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上形成的計(jì)算機(jī)。

將微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、簡單外設(shè)等部件安裝在一塊印刷電路板上構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。

將一塊主機(jī)板和若干接口卡、外部存儲(chǔ)器、電源等部件組裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，并配置顯示器、鍵盤等外部設(shè)備和系統(tǒng)軟件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.2.2微型機(jī)的分類

1.按微處理器的位數(shù)分類2.按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模分類1）科學(xué)計(jì)算：計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早也是最成熟的領(lǐng)域2）數(shù)據(jù)處理：最廣泛的應(yīng)用3）過程控制：生產(chǎn)過程自動(dòng)控制4）計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：CAD：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM：計(jì)算機(jī)輔助制造

CAI：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)5）人工智能：機(jī)器人、醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)6）信息通信：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，資源共享和數(shù)據(jù)傳輸1.2.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1）科學(xué)計(jì)算：計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早也是最成熟的領(lǐng)域1.2.3計(jì)1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備程序數(shù)據(jù)結(jié)果輸入設(shè)備CPU計(jì)算機(jī)硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有物理部件的集合。

數(shù)字計(jì)算機(jī)由五大部分構(gòu)成

1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成1.3.1計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)1．控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的控制中樞，發(fā)出各種操作命令和控制信息，控制各部件協(xié)調(diào)工作。2．運(yùn)算器運(yùn)算器對(duì)信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算，完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。3．存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)各種信息的存儲(chǔ)和交流的中心。4．輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于輸入原始數(shù)據(jù)和程序等信息。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)等。5．輸出設(shè)備輸出設(shè)備用于輸出計(jì)算結(jié)果和有用信息。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。磁盤既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)備。1．控制器控制器是計(jì)算機(jī)的控制中樞，發(fā)出各種操作命令和控制（3）運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理單元——CPU(CentralProcessingUnit)。注：（1）存儲(chǔ)器有很多存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)數(shù)據(jù)。為區(qū)分不同的存儲(chǔ)單元，為每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱為存儲(chǔ)單元的地址。

（2）輸入設(shè)備和輸出設(shè)備常合稱為輸入/輸出設(shè)備，簡稱I/O（Input/Output）設(shè)備。（3）運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理單元——CPU(Ce1.3.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件兩大類

軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

應(yīng)用軟件

操作系統(tǒng)編輯程序診斷程序

語言處理程序

調(diào)試程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)裝配連接程序通用軟件實(shí)用軟件用戶程序

匯編程序編譯程序解釋程序計(jì)算機(jī)軟件指各類程序和文檔資料的總和。

1.3.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用應(yīng)用軟件是為解決一些具體問題而編制的程序。一類是由軟件公司和計(jì)算機(jī)公司開發(fā)的通用軟件、實(shí)用軟件。另一類是用戶為解決各種實(shí)際問題而開發(fā)的用戶程序。1．系統(tǒng)軟件2．應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是計(jì)算機(jī)必須配置的軟件。

程序設(shè)計(jì)語言處理程序功能是將用各種高級(jí)語言編寫的程序翻譯成機(jī)器能識(shí)別的二進(jìn)制代碼，這樣計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。

系統(tǒng)軟件的作用是管理、調(diào)度、監(jiān)控、維護(hù)計(jì)算機(jī)。監(jiān)控、調(diào)試、診斷程序是計(jì)算機(jī)的支持軟件，用于維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用軟件是為解決一些具體問題而編制的程序。一類是由軟件公司和1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

1．計(jì)算機(jī)語言

機(jī)器語言:計(jì)算機(jī)能識(shí)別并直接執(zhí)行的是一系列由二進(jìn)制代碼編寫的指令。匯編語言:用助記符表示機(jī)器指令，來編寫程序。匯編語言程序

機(jī)器語言程序匯編程序

目標(biāo)程序

源程序轉(zhuǎn)換

★匯編語言程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序的過程：運(yùn)行程序

1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1．計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言是一種面向問題的語言，與自然語言相近，與計(jì)算機(jī)的種類無關(guān)。

高級(jí)語言程序的轉(zhuǎn)換過程：

高級(jí)語言程序

編譯程序或解釋程序

轉(zhuǎn)換

機(jī)器語言程序運(yùn)行程序源程序目標(biāo)程序

高級(jí)語言：高級(jí)語言程序（源程序）同樣必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言程序（目標(biāo)程序）才能執(zhí)行。

是一種面向問題的語言，與自然語言相近，與計(jì)算機(jī)的種類無關(guān)。上述轉(zhuǎn)換過程分兩種方式：編譯方式解釋方式將用戶編寫的源程序中全部語句轉(zhuǎn)化（翻譯）成機(jī)器語言程序后，再執(zhí)行機(jī)器語言程序。只要源程序不變，每次運(yùn)行不需再翻譯，可直接運(yùn)行，但源程序若有任何修改，都要重新經(jīng)過編譯。將用戶編寫的源程序的一條語句翻譯成機(jī)器語言后，立即執(zhí)行它，且不保留機(jī)器語言，然后，再翻譯下一條語句，如此重復(fù)，直到程序結(jié)束。它的特點(diǎn)是翻譯一次只能執(zhí)行一次，當(dāng)?shù)诙沃貜?fù)執(zhí)行時(shí)，又要重新翻譯，因而效率較低。上述轉(zhuǎn)換過程分兩種方式：編譯方式解釋方式將用戶編寫的源程序中2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示：高級(jí)語言虛擬機(jī)M4

高級(jí)語言程序經(jīng)編譯形成匯編語言或中間語言程序，而后在M3上運(yùn)行。匯編語言虛擬機(jī)M3

匯編語言程序先翻譯成機(jī)器語言或操作系統(tǒng)語言，而后在M2上運(yùn)行。操作系統(tǒng)虛擬機(jī)M2

一般用機(jī)器語言解釋操作系統(tǒng)語言。實(shí)際機(jī)器M1

直接由硬件執(zhí)行2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.4.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是機(jī)器部分，即所有硬設(shè)備的集合。是控制系統(tǒng)完成操作任務(wù)的程序系統(tǒng)。1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成1.4.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型機(jī)系統(tǒng)的組成關(guān)系算術(shù)邏輯部件寄存器組控制部件內(nèi)部總線微處理器CPU(MP)存儲(chǔ)器(RAM、ROM)I/O接口系統(tǒng)總線微型計(jì)算機(jī)MCI/O設(shè)備（外圍設(shè)備）系統(tǒng)軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MCS微型機(jī)系統(tǒng)的組成關(guān)系算術(shù)邏輯部件寄存器組控制部件內(nèi)部總線微1.4.2微型計(jì)算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總線(Bus)連接各部件，進(jìn)行信息相互傳送的一組公共的傳輸線。按傳輸?shù)男畔㈩悇e可將系統(tǒng)總線分為三組總線：地址總線AB(AddressBus)數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)控制總線CB(ControlBus)各部件之間通過這三組總線連接起來。

系統(tǒng)總線1.4.2微型計(jì)算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線(Bus)連接各微型計(jì)算機(jī)的典型硬件結(jié)構(gòu)

微處理器CPUAB(地址總線)RAMROMI/O接口I/O接口······CB(控制總線)DB(數(shù)據(jù)總線)微型計(jì)算機(jī)的典型硬件結(jié)構(gòu)AB(地址總線)I/OI/O···

用來傳送控制和狀態(tài)信息，如讀信號(hào)、寫信號(hào)、中斷信號(hào)等。有的是CPU到存儲(chǔ)器和外設(shè)接口的控制信號(hào)，有的是外設(shè)到CPU的信號(hào)。既有輸入線又有輸出線，但每條線一般是單向的。地址總線AB

是傳送地址信息的一組單向總線。它把CPU要訪問的外部單元地址送到存儲(chǔ)器或I/O口。數(shù)據(jù)總線DB

是傳送數(shù)據(jù)信息的雙向總線。數(shù)據(jù)在CPU與存儲(chǔ)器及CPU與I/O接口間傳送，即可取出又可存入，故數(shù)據(jù)總線是雙向的?？刂瓶偩€CB用來傳送控制和狀態(tài)信息，如讀信號(hào)、寫信號(hào)、中斷信號(hào)1.4.3微型機(jī)的典型配置

微型機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備主板I/O接口卡電源機(jī)箱等鍵盤鼠標(biāo)器顯示器軟盤驅(qū)動(dòng)器硬盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)等1.4.3微型機(jī)的典型配置微型機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備主1.主板

微機(jī)的主板又稱系統(tǒng)板或母板，微機(jī)的大部分功能芯片都裝在這塊印制電路板上，其組成如下圖所示。

晶振及時(shí)鐘微處理器ROMBIOS內(nèi)存（DRAM）CMOSRAM

高速緩存(Cache)

總線插槽

外設(shè)接口集成芯片組

揚(yáng)聲器接口

鍵盤及鼠標(biāo)接口

1.主板微機(jī)的主板又稱系統(tǒng)板或母板，微機(jī)的大部分

微處理器是主板的核心部件

。不同類型的微處理器構(gòu)成不同性能的主板。

微處理器：時(shí)鐘：

處理器的時(shí)鐘，一般由片外的時(shí)鐘電路供給，由時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)一定頻率的石英晶體經(jīng)過分頻后得到。ROMBIOS：

主板上配置了一片稱為固件的只讀存儲(chǔ)器（ROM）芯片，內(nèi)部固化了自檢程序、基本輸入/輸出控制程序（基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS）、系統(tǒng)配置程序等，稱為ROMBIOS。

微處理器是主板的核心部件。不同類型的微處理器構(gòu)成不高速緩存：

微處理器和DRAM之間加入了一層速度接近CPU、容量較小的隨機(jī)存儲(chǔ)器，作為高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。

CMOSRAM：內(nèi)存：

微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存又叫主存，要求容量大、成本低、速度快。目前主要采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）作為內(nèi)存。

是一種低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。存放設(shè)置參數(shù)。高速緩存：微處理器和DRAM之間加入了一層速度接近總線插槽：

主板上用于插接I/O接口卡的插槽。通過這些插槽可將外設(shè)I/O卡連接到系統(tǒng)總線上，并通過I/O接口卡將外設(shè)連接到主機(jī)。外圍接口集成芯片組：

采用少量幾片超大規(guī)模的集成I/O芯片來實(shí)現(xiàn)接口電路功能。鍵盤、鼠標(biāo)、揚(yáng)聲器接口：

一般直接集成在主板上，由單片機(jī)來控制?？偩€插槽：主板上用于插接I/O接口卡的插槽。通過這2.I/O接口卡

顯示卡是顯示器設(shè)備的接口電路。

一個(gè)微型機(jī)系統(tǒng)可配置多種輸入與輸出設(shè)備。它們是通過I/O接口卡與主機(jī)連接的。常用的I/O接口卡有多功能卡、顯示卡等。

多功能I/O接口卡集成了多種常規(guī)外設(shè)的接口驅(qū)動(dòng)電路。通常一塊多功能接口卡可連接兩個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)軟盤驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)串行口設(shè)備、一個(gè)并行口設(shè)備。目前，高檔微機(jī)的多功能I/O接口卡的所有功能已直接集成在主板上了。2.I/O接口卡顯示卡是顯示器設(shè)備的接口電路。1.4.4微型機(jī)的特點(diǎn)

★體積小、重量輕、功耗低?！飪r(jià)格低廉?！锟煽啃愿?、使用環(huán)境要求低?！锝Y(jié)構(gòu)靈活、使用方便。1.4.4微型機(jī)的特點(diǎn)★體積小、重量輕、功耗低?！飪r(jià)格1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程

1.5.1存儲(chǔ)器的組織及工作過程

存儲(chǔ)器：是用來存放數(shù)據(jù)和程序的。

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)和程序都是用二進(jìn)制碼的形式表示。一般8位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字節(jié)（Byte）,一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字（Word）。

存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字。這樣存儲(chǔ)器需要很多單元來存放數(shù)據(jù)和程序，為能識(shí)別不同的單元，賦予每個(gè)單元一個(gè)編號(hào)稱為地址。1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程1.5.1存儲(chǔ)器的組織及

256個(gè)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)編號(hào)，編號(hào)范圍為0～255，用8位二進(jìn)制碼表示編號(hào)即為00000000～11111111（00H～FFH）。

下面以256個(gè)單元的存儲(chǔ)器為例，說明存儲(chǔ)器的組織。

來自地址線的地址信號(hào)，經(jīng)過地址譯碼器的譯碼，選中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，以便從中讀出信息或?qū)懭胄畔??？刂撇考刂拼鎯?chǔ)器的讀寫過程。256個(gè)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)編號(hào)，編號(hào)范圍為0～25地址譯碼器00單元01單元02單元03單元．．．FD單元DE單元FF單元00010203．．．FDFEFF控制邏輯讀/寫信號(hào)數(shù)據(jù)線地址線00單元00控制邏輯讀/寫信號(hào)數(shù)據(jù)線地址線

存儲(chǔ)器在進(jìn)行讀寫工作時(shí)，先由CPU通過地址線給出要讀寫信息存放的單元地址，經(jīng)過地址譯碼器的譯碼，選中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。

再由讀寫控制信號(hào)，經(jīng)過控制邏輯來控制讀出或?qū)懭搿?/p>

要讀出信息時(shí)，選中單元的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線送往CPU進(jìn)行處理。

要寫入信息時(shí)，由CPU將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線，寫入到選中的單元。存儲(chǔ)器在進(jìn)行讀寫工作時(shí)，先由CPU通過地址線給出要讀1.5.2微型機(jī)的工作過程

微型機(jī)的工作過程就是執(zhí)行程序的過程。

程序是指令的序列，執(zhí)行程序就是逐條取出程序的指令，對(duì)指令進(jìn)行分析，然后完成該指令規(guī)定的操作。取指令

執(zhí)行程序的過程：

分析指令執(zhí)行指令1.5.2微型機(jī)的工作過程微型機(jī)的工作過程就是執(zhí)行程序微機(jī)的工作過程示意：

××××00111110001000111100011000000101地址譯碼器0001“02”030405..控制數(shù)據(jù)線地址線讀/寫信號(hào)微處理器0011111000111110020202“02”“02”0011111000111110“02”001111100011111000111110微機(jī)的工作過程示意：××00控制數(shù)據(jù)線地址線讀/寫微001

首先，CPU給出第一條指令的地址，如為02，通過地址總線送到地址譯碼器。經(jīng)譯碼后找到存放第一條指令的02單元。

CPU發(fā)出讀命令，在讀命令控制下，將這條指令00111110讀出，經(jīng)數(shù)據(jù)線送CPU。

CPU對(duì)該指令進(jìn)行譯碼分析，發(fā)一系列的控制信號(hào)，完成該指令指定的操作。

該指令執(zhí)行完后，CPU再給出下條指令的地址，繼續(xù)按上述過程執(zhí)行，直到整個(gè)程序運(yùn)行完畢為止。首先，CPU給出第一條指令的地址，如為02，通過地址總1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)

基本字長

字長是指參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)的基本二進(jìn)制位數(shù)。

當(dāng)計(jì)算機(jī)的字長確定后，為提高精度可采用雙倍或多倍字長運(yùn)算。

字長標(biāo)志著計(jì)算精度，它決定了內(nèi)部寄存器、運(yùn)算器和數(shù)據(jù)總線的位數(shù)。一般為8位、16位、32位、64位等。1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)基本字長字長是指參與運(yùn)16位地址線，可尋址的內(nèi)存單元為：216=64KB(Byte)

24位地址線，可尋址的內(nèi)存單元為：224=16MB(Byte)

內(nèi)存容量

內(nèi)存容量代表著內(nèi)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量以字節(jié)（Byte）為單位。表示容量的單位有：KB（KiloByte）、MB（MemaByte）、

GB（GigaByte）、TB（TeraByte）。1KB=210Byte（1024），1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。

16位地址線，可尋址的內(nèi)存單元為：216=64KB(Byte運(yùn)算速度運(yùn)算速度以每秒執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。一般表示為每秒多少百萬條指令MIPS（MillionsofInstructionPerSecond）。

計(jì)算機(jī)對(duì)不同指令的執(zhí)行時(shí)間不同，一般用執(zhí)行指令的平均時(shí)間來衡量。

也可以用CPU時(shí)鐘頻率來比較它們的速度。如，266MHz、350MHz、550MHz、750MHz等。

運(yùn)算速度運(yùn)算速度以每秒執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。一般表示為每秒多性能價(jià)格比

性能價(jià)格比是衡量計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)綜合性能指標(biāo)。除考慮計(jì)算機(jī)的性能外，還要考慮其價(jià)格，性能價(jià)格比越大，表明計(jì)算機(jī)性能好、價(jià)格低。外部設(shè)備的配置

指結(jié)構(gòu)上允許配置外設(shè)的最大數(shù)量和種類。系統(tǒng)軟件的配置

系統(tǒng)軟件配置是否齊全，軟件功能強(qiáng)弱，是否支持多任務(wù)、多用戶操作系統(tǒng)等是計(jì)算機(jī)硬件性能能否充分發(fā)揮的重要因素。

性能價(jià)格比性能價(jià)格比是衡量計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)綜合性能指標(biāo)。THEENDTHEEND微型計(jì)算機(jī)原理微型計(jì)算機(jī)原理

1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用

1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程

1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用1.微型計(jì)算機(jī)（電子計(jì)算機(jī)的一種）微型計(jì)算機(jī)簡稱“微型機(jī)”、“微機(jī)”，由于其具備人腦的某些功能，所以也稱其為“微電腦”。微型計(jì)算機(jī)是由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計(jì)算機(jī)。它是以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出(I/0)接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。微型計(jì)算機(jī)（電子計(jì)算機(jī)的一種）微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積小、靈活性大、價(jià)格便宜、使用方便。把微型計(jì)算機(jī)集成在一個(gè)芯片上即構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)。由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備（如打印機(jī)）及其他專用電路、電源、面板、機(jī)架以及足夠的軟件構(gòu)成的系統(tǒng)叫做微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MicrocomputerSystem)（即通常說的電腦）。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是體積小、靈活性大、價(jià)格便宜、使用方便。10世紀(jì)，早期的計(jì)算工具——算盤。

17世紀(jì)，出現(xiàn)計(jì)算尺，隨后出現(xiàn)機(jī)械式、機(jī)電式、電動(dòng)式計(jì)算儀器。1642年，法國發(fā)明實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加減運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算機(jī)。

20世紀(jì)40年代，德國采用繼電器制造機(jī)電式計(jì)算機(jī)。

這些類型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展10世紀(jì)，早期的計(jì)算工具——算盤。17世紀(jì)，出1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIACElectronicNumericalIntegratorAndCalculator第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸占地170m218000個(gè)電子管1500個(gè)繼電器耗電150kW1.1.1電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIACElectroENIAC與現(xiàn)代微型機(jī)的比較：ENIAC掌上電腦

PC機(jī)筆記本電腦缺點(diǎn)：存儲(chǔ)容量?。?0個(gè)字長為10位的十進(jìn)制數(shù)）；用線路連接的方法來編排程序。ENIAC與現(xiàn)代微型機(jī)的比較：ENIAC掌上電腦PC機(jī)1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件構(gòu)成。

（2）采用存儲(chǔ)程序的方式，將程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲(chǔ)器中，參加運(yùn)算。（3）采用二進(jìn)制碼表示數(shù)據(jù)和指令。（4）指令由操作碼和地址碼組成。

（5）以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運(yùn)算器。1.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)（1）計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制時(shí)間器件圖片軟件存儲(chǔ)信息應(yīng)用46－58電子管機(jī)器、匯編語言磁鼓、延時(shí)線科學(xué)計(jì)算58－64晶體管高級(jí)語言磁芯數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制64－71集成電路操作系統(tǒng)磁芯文字、圖形處理71－今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等半導(dǎo)體社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域2.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展的四個(gè)階段

時(shí)間器件圖片軟件存儲(chǔ)信息應(yīng)用46－58電子管機(jī)器、匯編語言第五代計(jì)算機(jī)設(shè)想：

（3）知識(shí)庫管理功能。要求能完成知識(shí)獲取、檢索和更新等功能。

（2）解題推理功能。根據(jù)自身存儲(chǔ)的知識(shí)進(jìn)行推理，具有問題求解和學(xué)習(xí)的功能。

（1）智能接口功能。能自動(dòng)識(shí)別自然語言、圖形、圖象。即有語音識(shí)別、視覺、感知、理解功能。

1981年日本提出實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算機(jī)，但沒有取得預(yù)期的結(jié)果。美國也有多家公司推出智能計(jì)算機(jī)。一般要求智能計(jì)算機(jī)具有下列功能：第五代計(jì)算機(jī)設(shè)想：（3）知識(shí)庫管理功能。要求能完成知識(shí)

微型機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為表征的，以微處理器為中心的微型機(jī)是電子計(jì)算機(jī)的第四代產(chǎn)品。微處理器自1971年誕生以來，發(fā)展迅猛，每2～3年就更換一代。微型計(jì)算機(jī)指采用超大規(guī)模集成電路，形成體積小、重量輕、功能強(qiáng)、耗電少的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)結(jié)晶1.1.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

微型機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為表征的，以微處理器為根據(jù)微處理器的發(fā)展可把微型機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段：代次微處理器（字長）工藝/集成度執(zhí)行速度(MIPS)時(shí)鐘頻率(MHz)代表產(chǎn)品第一代71～73年4位機(jī)和低檔8位機(jī)PMOS/22500.06<1MCS-4,MCS-84004，8008第二代74～77年高性能8位機(jī)NMOS/>22500.75<4Intel8080,8085M6800,Z80第三代78～84年16位機(jī)HMOS/13萬1.54~10Intel8086,80286M68000,Z8000第四代85～至今32位機(jī)0.09μm/315萬11216~3GIntel8386,80486Pentium,Ⅱ,Ⅲ，4

另外，2004年，AMD推出了64位機(jī)

2005年，Intel推出雙核處理器。根據(jù)微處理器的發(fā)展可把微型機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段：代次微處理器IntelCPU的發(fā)展：Intel4004Intel8086Intel80286(16bit)Intel80386(32bit)Intel80486IntelCPU的發(fā)展：Intel4004Intel8PentiumPentium4PentiumIIIPentiumIIPentiumPentium4PentiumIIIPen

1958年我國第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（103機(jī)）在北京誕生;

1959年研制成大型通用電子管計(jì)算機(jī)（104機(jī)）;

1960年研制成第一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的通用電子管計(jì)算機(jī)（107機(jī)）;

1964年我國開始推出第一批晶體管計(jì)算機(jī)。其運(yùn)算速度為10～20萬次每秒。

1971年研制成第三代集成電路計(jì)算機(jī)。1974年后DJS-130晶體管計(jì)算機(jī)形成了小批量生產(chǎn)。1.1.3我國計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

1958年我國第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（103機(jī)）在北京誕生;

1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-150機(jī)。

1983年國防科技大學(xué)推出向量運(yùn)算速度達(dá)一億次的銀河I巨型計(jì)算機(jī)。1992年向量運(yùn)算速度達(dá)10億次的銀河Ⅱ投入運(yùn)行。1997年銀河Ⅲ投入運(yùn)行，速度為130億次每秒，內(nèi)存容量為9.15GB。

1999年具有世界水平的大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)神威I號(hào)研制成功，其最高運(yùn)算速度達(dá)每秒3840億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

2002年，國內(nèi)第一臺(tái)萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——聯(lián)想深騰誕生。1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-1.按信息的表示形式和處理方式分類數(shù)字計(jì)算機(jī)：

處理離散的、數(shù)字化的信息模擬計(jì)算機(jī)：處理連續(xù)變化的模擬量信息數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)：處理的信息既有數(shù)字量又有模擬量通常所說的計(jì)算機(jī)都指的是數(shù)字計(jì)算機(jī)。1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用

1.2.1計(jì)算機(jī)的分類1.按信息的表示形式和處理方式分類數(shù)字計(jì)算機(jī)：處理離散的2.按用途分類：

通用計(jì)算機(jī)

：專用計(jì)算機(jī)：功能齊全、通用性強(qiáng)；功能單一、可靠性高，作為軍事、工業(yè)控制等方面的專用設(shè)備；一般所講的計(jì)算機(jī)都是通用計(jì)算機(jī)。3.按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類：

巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。

2.按用途分類：通用計(jì)算機(jī)：專用計(jì)算機(jī)：功能齊全、通1.按微處理器的位數(shù)分類

2.按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模分類個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)單片機(jī)單板機(jī)將微型機(jī)的主要部件集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上形成的計(jì)算機(jī)。

將微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、簡單外設(shè)等部件安裝在一塊印刷電路板上構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。

將一塊主機(jī)板和若干接口卡、外部存儲(chǔ)器、電源等部件組裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，并配置顯示器、鍵盤等外部設(shè)備和系統(tǒng)軟件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.2.2微型機(jī)的分類

1.按微處理器的位數(shù)分類2.按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模分類1）科學(xué)計(jì)算：計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早也是最成熟的領(lǐng)域2）數(shù)據(jù)處理：最廣泛的應(yīng)用3）過程控制：生產(chǎn)過程自動(dòng)控制4）計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：CAD：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM：計(jì)算機(jī)輔助制造

CAI：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)5）人工智能：機(jī)器人、醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)6）信息通信：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，資源共享和數(shù)據(jù)傳輸1.2.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1）科學(xué)計(jì)算：計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早也是最成熟的領(lǐng)域1.2.3計(jì)1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備程序數(shù)據(jù)結(jié)果輸入設(shè)備CPU計(jì)算機(jī)硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有物理部件的集合。

數(shù)字計(jì)算機(jī)由五大部分構(gòu)成

1.3計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成1.3.1計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)1．控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的控制中樞，發(fā)出各種操作命令和控制信息，控制各部件協(xié)調(diào)工作。2．運(yùn)算器運(yùn)算器對(duì)信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算，完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。3．存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)各種信息的存儲(chǔ)和交流的中心。4．輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于輸入原始數(shù)據(jù)和程序等信息。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)等。5．輸出設(shè)備輸出設(shè)備用于輸出計(jì)算結(jié)果和有用信息。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。磁盤既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)備。1．控制器控制器是計(jì)算機(jī)的控制中樞，發(fā)出各種操作命令和控制（3）運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理單元——CPU(CentralProcessingUnit)。注：（1）存儲(chǔ)器有很多存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)數(shù)據(jù)。為區(qū)分不同的存儲(chǔ)單元，為每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱為存儲(chǔ)單元的地址。

（2）輸入設(shè)備和輸出設(shè)備常合稱為輸入/輸出設(shè)備，簡稱I/O（Input/Output）設(shè)備。（3）運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理單元——CPU(Ce1.3.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件兩大類

軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

應(yīng)用軟件

操作系統(tǒng)編輯程序診斷程序

語言處理程序

調(diào)試程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)裝配連接程序通用軟件實(shí)用軟件用戶程序

匯編程序編譯程序解釋程序計(jì)算機(jī)軟件指各類程序和文檔資料的總和。

1.3.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用應(yīng)用軟件是為解決一些具體問題而編制的程序。一類是由軟件公司和計(jì)算機(jī)公司開發(fā)的通用軟件、實(shí)用軟件。另一類是用戶為解決各種實(shí)際問題而開發(fā)的用戶程序。1．系統(tǒng)軟件2．應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是計(jì)算機(jī)必須配置的軟件。

程序設(shè)計(jì)語言處理程序功能是將用各種高級(jí)語言編寫的程序翻譯成機(jī)器能識(shí)別的二進(jìn)制代碼，這樣計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。

系統(tǒng)軟件的作用是管理、調(diào)度、監(jiān)控、維護(hù)計(jì)算機(jī)。監(jiān)控、調(diào)試、診斷程序是計(jì)算機(jī)的支持軟件，用于維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用軟件是為解決一些具體問題而編制的程序。一類是由軟件公司和1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

1．計(jì)算機(jī)語言

機(jī)器語言:計(jì)算機(jī)能識(shí)別并直接執(zhí)行的是一系列由二進(jìn)制代碼編寫的指令。匯編語言:用助記符表示機(jī)器指令，來編寫程序。匯編語言程序

機(jī)器語言程序匯編程序

目標(biāo)程序

源程序轉(zhuǎn)換

★匯編語言程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序的過程：運(yùn)行程序

1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1．計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言是一種面向問題的語言，與自然語言相近，與計(jì)算機(jī)的種類無關(guān)。

高級(jí)語言程序的轉(zhuǎn)換過程：

高級(jí)語言程序

編譯程序或解釋程序

轉(zhuǎn)換

機(jī)器語言程序運(yùn)行程序源程序目標(biāo)程序

高級(jí)語言：高級(jí)語言程序（源程序）同樣必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言程序（目標(biāo)程序）才能執(zhí)行。

是一種面向問題的語言，與自然語言相近，與計(jì)算機(jī)的種類無關(guān)。上述轉(zhuǎn)換過程分兩種方式：編譯方式解釋方式將用戶編寫的源程序中全部語句轉(zhuǎn)化（翻譯）成機(jī)器語言程序后，再執(zhí)行機(jī)器語言程序。只要源程序不變，每次運(yùn)行不需再翻譯，可直接運(yùn)行，但源程序若有任何修改，都要重新經(jīng)過編譯。將用戶編寫的源程序的一條語句翻譯成機(jī)器語言后，立即執(zhí)行它，且不保留機(jī)器語言，然后，再翻譯下一條語句，如此重復(fù)，直到程序結(jié)束。它的特點(diǎn)是翻譯一次只能執(zhí)行一次，當(dāng)?shù)诙沃貜?fù)執(zhí)行時(shí)，又要重新翻譯，因而效率較低。上述轉(zhuǎn)換過程分兩種方式：編譯方式解釋方式將用戶編寫的源程序中2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示：高級(jí)語言虛擬機(jī)M4

高級(jí)語言程序經(jīng)編譯形成匯編語言或中間語言程序，而后在M3上運(yùn)行。匯編語言虛擬機(jī)M3

匯編語言程序先翻譯成機(jī)器語言或操作系統(tǒng)語言，而后在M2上運(yùn)行。操作系統(tǒng)虛擬機(jī)M2

一般用機(jī)器語言解釋操作系統(tǒng)語言。實(shí)際機(jī)器M1

直接由硬件執(zhí)行2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)如下圖所示1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成

1.4.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是機(jī)器部分，即所有硬設(shè)備的集合。是控制系統(tǒng)完成操作任務(wù)的程序系統(tǒng)。1.4微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成1.4.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型機(jī)系統(tǒng)的組成關(guān)系算術(shù)邏輯部件寄存器組控制部件內(nèi)部總線微處理器CPU(MP)存儲(chǔ)器(RAM、ROM)I/O接口系統(tǒng)總線微型計(jì)算機(jī)MCI/O設(shè)備（外圍設(shè)備）系統(tǒng)軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MCS微型機(jī)系統(tǒng)的組成關(guān)系算術(shù)邏輯部件寄存器組控制部件內(nèi)部總線微1.4.2微型計(jì)算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總線(Bus)連接各部件，進(jìn)行信息相互傳送的一組公共的傳輸線。按傳輸?shù)男畔㈩悇e可將系統(tǒng)總線分為三組總線：地址總線AB(AddressBus)數(shù)據(jù)總線DB(DataBus)控制總線CB(ControlBus)各部件之間通過這三組總線連接起來。

系統(tǒng)總線1.4.2微型計(jì)算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線(Bus)連接各微型計(jì)算機(jī)的典型硬件結(jié)構(gòu)

微處理器CPUAB(地址總線)RAMROMI/O接口I/O接口······CB(控制總線)DB(數(shù)據(jù)總線)微型計(jì)算機(jī)的典型硬件結(jié)構(gòu)AB(地址總線)I/OI/O···

用來傳送控制和狀態(tài)信息，如讀信號(hào)、寫信號(hào)、中斷信號(hào)等。有的是CPU到存儲(chǔ)器和外設(shè)接口的控制信號(hào)，有的是外設(shè)到CPU的信號(hào)。既有輸入線又有輸出線，但每條線一般是單向的。地址總線AB

是傳送地址信息的一組單向總線。它把CPU要訪問的外部單元地址送到存儲(chǔ)器或I/O口。數(shù)據(jù)總線DB

是傳送數(shù)據(jù)信息的雙向總線。數(shù)據(jù)在CPU與存儲(chǔ)器及CPU與I/O接口間傳送，即可取出又可存入，故數(shù)據(jù)總線是雙向的?？刂瓶偩€CB用來傳送控制和狀態(tài)信息，如讀信號(hào)、寫信號(hào)、中斷信號(hào)1.4.3微型機(jī)的典型配置

微型機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備主板I/O接口卡電源機(jī)箱等鍵盤鼠標(biāo)器顯示器軟盤驅(qū)動(dòng)器硬盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)等1.4.3微型機(jī)的典型配置微型機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備主1.主板

微機(jī)的主板又稱系統(tǒng)板或母板，微機(jī)的大部分功能芯片都裝在這塊印制電路板上，其組成如下圖所示。

晶振及時(shí)鐘微處理器ROMBIOS內(nèi)存（DRAM）CMOSRAM

高速緩存(Cache)

總線插槽

外設(shè)接口集成芯片組

揚(yáng)聲器接口

鍵盤及鼠標(biāo)接口

1.主板微機(jī)的主板又稱系統(tǒng)板或母板，微機(jī)的大部分

微處理器是主板的核心部件

。不同類型的微處理器構(gòu)成不同性能的主板。

微處理器：時(shí)鐘：

處理器的時(shí)鐘，一般由片外的時(shí)鐘電路供給，由時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)一定頻率的石英晶體經(jīng)過分頻后得到。ROMBIOS：

主板上配置了一片稱為固件的只讀存儲(chǔ)器（ROM）芯片，內(nèi)部固化了自檢程序、基本輸入/輸出控制程序（基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS）、系統(tǒng)配置程序等，稱為ROMBIOS。

微處理器是主板的核心部件。不同類型的微處理器構(gòu)成不高速緩存：

微處理器和DRAM之間加入了一層速度接近CPU、容量較小的隨機(jī)存儲(chǔ)器，作為高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。

CMOSRAM：內(nèi)存：

微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存又叫主存，要求容量大、成本低、速度快。目前主要采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）作為內(nèi)存。

是一種低功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。存放設(shè)置參數(shù)。高速緩存：微處理器和DRAM之間加入了一層速度接近總線插槽：

主板上用于插接I/O接口卡的插槽。通過這些插槽可將外設(shè)I/O卡連接到系統(tǒng)總線上，并通過I/O接口卡將外設(shè)連接到主機(jī)。外圍接口集成芯片組：

采用少量幾片超大規(guī)模的集成I/O芯片來實(shí)現(xiàn)接口電路功能。鍵盤、鼠標(biāo)、揚(yáng)聲器接口：

一般直接集成在主板上，由單片機(jī)來控制?？偩€插槽：主板上用于插接I/O接口卡的插槽。通過這2.I/O接口卡

顯示卡是顯示器設(shè)備的接口電路。

一個(gè)微型機(jī)系統(tǒng)可配置多種輸入與輸出設(shè)備。它們是通過I/O接口卡與主機(jī)連接的。常用的I/O接口卡有多功能卡、顯示卡等。

多功能I/O接口卡集成了多種常規(guī)外設(shè)的接口驅(qū)動(dòng)電路。通常一塊多功能接口卡可連接兩個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)軟盤驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)串行口設(shè)備、一個(gè)并行口設(shè)備。目前，高檔微機(jī)的多功能I/O接口卡的所有功能已直接集成在主板上了。2.I/O接口卡顯示卡是顯示器設(shè)備的接口電路。1.4.4微型機(jī)的特點(diǎn)

★體積小、重量輕、功耗低?！飪r(jià)格低廉?！锟煽啃愿?、使用環(huán)境要求低?！锝Y(jié)構(gòu)靈活、使用方便。1.4.4微型機(jī)的特點(diǎn)★體積小、重量輕、功耗低?！飪r(jià)格1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程

1.5.1存儲(chǔ)器的組織及工作過程

存儲(chǔ)器：是用來存放數(shù)據(jù)和程序的。

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，數(shù)據(jù)和程序都是用二進(jìn)制碼的形式表示。一般8位二進(jìn)制碼稱為一個(gè)字節(jié)（Byte）,一個(gè)或多個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字（Word）。

存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字。這樣存儲(chǔ)器需要很多單元來存放數(shù)據(jù)和程序，為能識(shí)別不同的單元，賦予每個(gè)單元一個(gè)編號(hào)稱為地址。1.5微型計(jì)算機(jī)的工作過程1.5.1存儲(chǔ)器的組織及

256個(gè)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)編號(hào)，編號(hào)范圍為0～255，用8位二進(jìn)制碼表示編號(hào)即為00000000～11111111