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1、微型计算机原理微型计算机原理第一章第一章第一章第一章 计算机系统概术计算机系统概术计算机系统概术计算机系统概术 1.1 1.1 1.1 1.1 计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展 1.2 1.2 1.2 1.2 计算机的分类及应用计算机的分类及应用计算机的分类及应用计算机的分类及应用 1.3 1.3 1.3 1.3 计算机的基本构成计算机的基本构成计算机的基本构成计算机的基本构成 1.4 1.4 1.4 1.4 微型计算机的基本构成微型计算机的基本构成微型计算机的基本构成微型计算机的基本构成 1.5 1.5 1.5 1.5 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程微型计算机的工作
2、过程微型计算机的工作过程 1.6 1.6 1.6 1.6 计算机的性能指标计算机的性能指标计算机的性能指标计算机的性能指标 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 微型计算机（电子计算机的一种）微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 微型计算机的特点是体积小、灵活性大、价格便
3、宜、使用方便。把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。由微型计算机配以相应的外围设备（如打印机）及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统(Microcomputer System)（即通常说的电脑）。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1010世纪，早期的计算工具世纪，早期的计算工具世纪，早期的计算工具世纪，早期的计算工具算盘算盘算盘算盘。1717世纪，出现世纪，出现世纪，出现世纪，出现计算尺计算尺计算尺计算尺，随后出现机械式、机电，随后出现机械式、
4、机电，随后出现机械式、机电，随后出现机械式、机电式、电动式计算仪器。式、电动式计算仪器。式、电动式计算仪器。式、电动式计算仪器。16421642年，法国发明实现十进制加减运算的年，法国发明实现十进制加减运算的年，法国发明实现十进制加减运算的年，法国发明实现十进制加减运算的机械机械机械机械式计算机式计算机式计算机式计算机。2020世纪世纪世纪世纪4040年代，德国采用继电器制造年代，德国采用继电器制造年代，德国采用继电器制造年代，德国采用继电器制造机电式计机电式计机电式计机电式计算机算机算机算机。这些类型计算机的出现，为电子数字计算机的这些类型计算机的出现，为电子数字计算机的这些类型计算机的出现
5、，为电子数字计算机的这些类型计算机的出现，为电子数字计算机的发展奠定了基础。发展奠定了基础。发展奠定了基础。发展奠定了基础。1.1 1.1 计算机的发展计算机的发展 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 19461946年由美国宾夕法尼年由美国宾夕法尼年由美国宾夕法尼年由美国宾夕法尼亚大学研制的亚大学研制的亚大学研制的亚大学研制的ENIACENIACElectronicNumericalIntegratorAndCalculatorElectronicNumericalIntegratorAndCalculator第一台电子数字积分计算机第一台电子
6、数字积分计算机第一台电子数字积分计算机第一台电子数字积分计算机:重达重达重达重达3030吨吨吨吨:占地占地占地占地170m170m2 2:1800018000个电子管个电子管个电子管个电子管:15001500个继电器个继电器个继电器个继电器:耗电耗电耗电耗电150kW150kW1.1.1 1.1.1 电子数字计算机的发展电子数字计算机的发展 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 ENIACENIACENIACENIAC与现代微型机的比较：与现代微型机的比较：与现代微型机的比较：与现代微型机的比较：ENIACENIAC掌上电脑掌上电脑掌上电脑掌上电脑
7、PCPC机机机机笔记本电脑笔记本电脑笔记本电脑笔记本电脑缺点：缺点：缺点：缺点：存储容量小（存储容量小（存储容量小（存储容量小（20202020个字长个字长个字长个字长为为为为10101010位的十进制数）；用线路位的十进制数）；用线路位的十进制数）；用线路位的十进制数）；用线路连接的方法来编排程序。连接的方法来编排程序。连接的方法来编排程序。连接的方法来编排程序。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.1.冯冯冯冯 诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构 （1 1 1 1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入）计算机由
8、运算器、控制器、存储器、输入）计算机由运算器、控制器、存储器、输入）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备设备、输出设备设备、输出设备设备、输出设备五大部件五大部件五大部件五大部件构成。构成。构成。构成。（2 2 2 2）采用）采用）采用）采用存储程序存储程序存储程序存储程序的方式，将程序和数据放的方式，将程序和数据放的方式，将程序和数据放的方式，将程序和数据放在同一存储器中，参加运算。在同一存储器中，参加运算。在同一存储器中，参加运算。在同一存储器中，参加运算。（3 3 3 3）采用）采用）采用）采用二进制码二进制码二进制码二进制码表示数据和指令。表示数据和指令。表示数据和指令。
9、表示数据和指令。（4 4 4 4）指令由）指令由）指令由）指令由操作码操作码操作码操作码和和和和地址码地址码地址码地址码组成。组成。组成。组成。（5 5 5 5）以）以）以）以运算器运算器运算器运算器为中心，输入输出设备与存储为中心，输入输出设备与存储为中心，输入输出设备与存储为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。器间的数据传送都通过运算器。器间的数据传送都通过运算器。器间的数据传送都通过运算器。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 时间时间时间时间器件器件器件器件图片图片图片图片软件软件软件软件存储信息存储信息存储信息存储信息应用
10、应用应用应用4646464658585858电子管电子管电子管电子管机器、汇机器、汇机器、汇机器、汇编语言编语言编语言编语言 磁鼓、延时磁鼓、延时磁鼓、延时磁鼓、延时线线线线科学计算科学计算科学计算科学计算5858585864646464晶体管晶体管晶体管晶体管高级语言高级语言高级语言高级语言磁芯磁芯磁芯磁芯数据处理、数据处理、数据处理、数据处理、工业控制工业控制工业控制工业控制 6464646471717171集成电路集成电路集成电路集成电路操作系统操作系统操作系统操作系统磁芯磁芯磁芯磁芯文字、图形文字、图形文字、图形文字、图形处理处理处理处理71717171今今今今大规模集大规模集大规模集
11、大规模集成电路成电路成电路成电路数据库、数据库、数据库、数据库、网络等网络等网络等网络等半导体半导体半导体半导体社会的各个社会的各个社会的各个社会的各个领域领域领域领域2.2.电子数字计算机的发展的四个阶段电子数字计算机的发展的四个阶段电子数字计算机的发展的四个阶段电子数字计算机的发展的四个阶段 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 第五代计算机设想：第五代计算机设想：第五代计算机设想：第五代计算机设想：（3 3）知识库管理功能。知识库管理功能。要求能完成知识获取、检要求能完成知识获取、检索和更新等功能。索和更新等功能。（2 2）解题推理功能。解题
12、推理功能。根据自身存储的知识进行推根据自身存储的知识进行推理，具有问题求解和学习的功能。理，具有问题求解和学习的功能。（1 1）智能接口功能。智能接口功能。能自动识别自然语言、图形、能自动识别自然语言、图形、图象。即有语音识别、视觉、感知、理解功能。图象。即有语音识别、视觉、感知、理解功能。19811981年日本提出实现智能计算机，但没有取得年日本提出实现智能计算机，但没有取得预期的结果。美国也有多家公司推出智能计算机。预期的结果。美国也有多家公司推出智能计算机。一般要求智能计算机具有下列功能：一般要求智能计算机具有下列功能：第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论
13、计算机系统概论 微微微微型型型型机机机机的的的的发发发发展展展展是是是是以以以以微微微微处处处处理理理理器器器器的的的的发发发发展展展展为为为为表表表表征征征征的的的的，以以以以微微微微处处处处理理理理器器器器为为为为中中中中心心心心的的的的微微微微型型型型机机机机是是是是电电电电子子子子计计计计算算算算机机机机的的的的第第第第四四四四代代代代产产产产品品品品。微微微微处处处处理理理理器器器器自自自自1971197119711971年年年年诞诞诞诞生生生生以以以以来来来来，发发发发展展展展迅迅迅迅猛猛猛猛，每每每每2 2 2 23 3 3 3年就更换一代。年就更换一代。年就更换一代。年就更换一
14、代。微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机指采用超大规模集成电路，形成体积指采用超大规模集成电路，形成体积指采用超大规模集成电路，形成体积指采用超大规模集成电路，形成体积小、重量轻、功能强、耗电少的计算机系统。小、重量轻、功能强、耗电少的计算机系统。小、重量轻、功能强、耗电少的计算机系统。小、重量轻、功能强、耗电少的计算机系统。微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机电子计算机技术电子计算机技术电子计算机技术电子计算机技术超大规模集成电路工艺技术超大规模集成电路工艺技术超大规模集成电路工艺技术超大规模集成电路工艺技术结结结结晶晶晶晶1.1.2 1.1.2 微型计算机的发展微型计算机的发展 第
15、一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 根据微处理器的发展可把微型机的发展分为根据微处理器的发展可把微型机的发展分为根据微处理器的发展可把微型机的发展分为根据微处理器的发展可把微型机的发展分为4 4 4 4个阶段：个阶段：个阶段：个阶段：代次代次微处理器微处理器（字长）（字长）工艺工艺/集成度集成度执行速度执行速度(MIPS)时钟频率时钟频率(MHz)代表产品代表产品第一代第一代7173年年4位机和低位机和低档档8位机位机PMOS/22500.0622500.754Intel8080,8085M6800,Z80第三代第三代7884年年16位机位机HMO
16、S/13万万1.5410Intel8086,80286M68000,Z8000第四代第四代85至今至今32位机位机0.09m/315万万112163GIntel8386,80486Pentium,，4 另外，另外，另外，另外，2004200420042004年，年，年，年，AMDAMDAMDAMD推出了推出了推出了推出了64646464位机位机位机位机 2005200520052005年，年，年，年，IntelIntelIntelIntel推出双核处理器。推出双核处理器。推出双核处理器。推出双核处理器。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 Inte
17、lCPUIntelCPU的发展：的发展：的发展：的发展：Intel 4004Intel 8086Intel 80286(16bit)Intel 80386(32bit)Intel 80486 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 PentiumPentium 4Pentium IIIPentium II 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1958195819581958年年年年我国我国我国我国第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机（103103103103机）在北京机）在北
18、京机）在北京机）在北京诞生诞生诞生诞生;1959195919591959年年年年研制成研制成研制成研制成大型通用电子管计算机大型通用电子管计算机大型通用电子管计算机大型通用电子管计算机（104104104104机）机）机）机）;1960196019601960年年年年研制成第一台自己设计的通用电子管计研制成第一台自己设计的通用电子管计研制成第一台自己设计的通用电子管计研制成第一台自己设计的通用电子管计算机（算机（算机（算机（107107107107机）机）机）机）;1964196419641964年我国开始推出年我国开始推出年我国开始推出年我国开始推出第一批晶体管计算机第一批晶体管计算机第一批
19、晶体管计算机第一批晶体管计算机。其运。其运。其运。其运算速度为算速度为算速度为算速度为1010101020202020万次每秒。万次每秒。万次每秒。万次每秒。1971197119711971年研制成年研制成年研制成年研制成第三代集成电路计算机第三代集成电路计算机第三代集成电路计算机第三代集成电路计算机。1974197419741974年年年年后后后后DJS-130DJS-130DJS-130DJS-130晶体管计算机形成了小批量生产。晶体管计算机形成了小批量生产。晶体管计算机形成了小批量生产。晶体管计算机形成了小批量生产。1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 我国计算机的发展概况我国
20、计算机的发展概况我国计算机的发展概况我国计算机的发展概况 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1982198219821982年年年年采用大、中规模集成电路研制成采用大、中规模集成电路研制成采用大、中规模集成电路研制成采用大、中规模集成电路研制成16161616位位位位的的的的DJS-150DJS-150DJS-150DJS-150机。机。机。机。1983198319831983年年年年国防科技大学推出向量运算速度达一亿次国防科技大学推出向量运算速度达一亿次国防科技大学推出向量运算速度达一亿次国防科技大学推出向量运算速度达一亿次的的的的银河银河银
21、河银河I I I I巨型计算机。巨型计算机。巨型计算机。巨型计算机。1992199219921992年年年年向量运算速度达向量运算速度达向量运算速度达向量运算速度达10101010亿次亿次亿次亿次的的的的银河银河银河银河投入运行。投入运行。投入运行。投入运行。1997199719971997年年年年银河银河银河银河投入运行，速度投入运行，速度投入运行，速度投入运行，速度为为为为130130130130亿次每秒，内存容量为亿次每秒，内存容量为亿次每秒，内存容量为亿次每秒，内存容量为9.15GB9.15GB9.15GB9.15GB。1999199919991999年年年年具有世界水平的大规模并行计
22、算机系统具有世界水平的大规模并行计算机系统具有世界水平的大规模并行计算机系统具有世界水平的大规模并行计算机系统神神神神威威威威I I I I号号号号研制成功，其最高运算速度达每秒研制成功，其最高运算速度达每秒研制成功，其最高运算速度达每秒研制成功，其最高运算速度达每秒3840384038403840亿次浮亿次浮亿次浮亿次浮点运算。点运算。点运算。点运算。2002200220022002年年年年，国内第一台，国内第一台，国内第一台，国内第一台万亿次万亿次万亿次万亿次超级计算机超级计算机超级计算机超级计算机联联联联想深腾想深腾想深腾想深腾诞生。诞生。诞生。诞生。第一章第一章第一章第一章 计算机系统
23、概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.1.按信息的表示形式和处理方式分类按信息的表示形式和处理方式分类按信息的表示形式和处理方式分类按信息的表示形式和处理方式分类数字计算机：数字计算机：数字计算机：数字计算机：处理离散的、数字化的信息处理离散的、数字化的信息处理离散的、数字化的信息处理离散的、数字化的信息模拟计算机：模拟计算机：模拟计算机：模拟计算机：处理连续变化的模拟量信息处理连续变化的模拟量信息处理连续变化的模拟量信息处理连续变化的模拟量信息数字模拟混合计算机：数字模拟混合计算机：数字模拟混合计算机：数字模拟混合计算机：处理的信息既有数字量处理的信息既有数字量处理的信息既有数
24、字量处理的信息既有数字量又有模拟量又有模拟量又有模拟量又有模拟量 通常所说的计算机都指的是通常所说的计算机都指的是通常所说的计算机都指的是通常所说的计算机都指的是数字计算机数字计算机数字计算机数字计算机。1.2 1.2 计算机的分类及应用计算机的分类及应用 1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 计算机的分类计算机的分类计算机的分类计算机的分类 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 2.2.按用途分类：按用途分类：按用途分类：按用途分类：通用计算机通用计算机通用计算机通用计算机 ：专用计算机专用计算机专用计算机专用计算机 ：功能齐全、通用性
25、强功能齐全、通用性强功能齐全、通用性强功能齐全、通用性强 ；功能单一、可靠性高，作为军功能单一、可靠性高，作为军功能单一、可靠性高，作为军功能单一、可靠性高，作为军事、工业控制等方面的专用设事、工业控制等方面的专用设事、工业控制等方面的专用设事、工业控制等方面的专用设备备备备 ；一般所讲的计算机都是一般所讲的计算机都是一般所讲的计算机都是一般所讲的计算机都是通用计算机通用计算机通用计算机通用计算机。3.3.按计算机的规模分类：按计算机的规模分类：按计算机的规模分类：按计算机的规模分类：巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。巨型机、大型机、中型机、小型机
26、和微型机。巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.1.按微处理器的位数分类按微处理器的位数分类按微处理器的位数分类按微处理器的位数分类 2.2.按组装形式和系统规模分类按组装形式和系统规模分类按组装形式和系统规模分类按组装形式和系统规模分类个人计算机个人计算机个人计算机个人计算机（PCPCPCPC机）机）机）机）8 8 8 8位机、位机、位机、位机、16161616位机、位机、位机、位机、32323232位机、位机、位机、位机、64646464位机位机位机位机单片机单片机单片机单片机单板机单板机单板机单板机
27、将微型机的主要部件集成在一片大规模集成电路将微型机的主要部件集成在一片大规模集成电路将微型机的主要部件集成在一片大规模集成电路将微型机的主要部件集成在一片大规模集成电路芯片上形成的计算机。芯片上形成的计算机。芯片上形成的计算机。芯片上形成的计算机。将微处理器、存储器、输入输出接口、简单外设将微处理器、存储器、输入输出接口、简单外设将微处理器、存储器、输入输出接口、简单外设将微处理器、存储器、输入输出接口、简单外设等部件安装在一块印刷电路板上构成的计算机。等部件安装在一块印刷电路板上构成的计算机。等部件安装在一块印刷电路板上构成的计算机。等部件安装在一块印刷电路板上构成的计算机。将一块主机板和若
28、干接口卡、外部存储器、将一块主机板和若干接口卡、外部存储器、将一块主机板和若干接口卡、外部存储器、将一块主机板和若干接口卡、外部存储器、电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示电源等部件组装在一个机箱内，并配置显示器、键盘等外部设备和系统软件构成的计算器、键盘等外部设备和系统软件构成的计算器、键盘等外部设备和系统软件构成的计算器、键盘等外部设备和系统软件构成的计算机系统。机系统。机系统。机系统。1.2.2 1.2.2 微型机的分类微型机的分类 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统
29、概论 1 1 1 1）科学计算：）科学计算：）科学计算：）科学计算：计算机应用最早也是最成熟的领域计算机应用最早也是最成熟的领域计算机应用最早也是最成熟的领域计算机应用最早也是最成熟的领域2 2 2 2）数据处理：）数据处理：）数据处理：）数据处理：最广泛的应用最广泛的应用最广泛的应用最广泛的应用3 3 3 3）过程控制：）过程控制：）过程控制：）过程控制：生产过程自动控制生产过程自动控制生产过程自动控制生产过程自动控制4 4 4 4）计算机辅助系统：）计算机辅助系统：）计算机辅助系统：）计算机辅助系统：CADCAD：计算机辅助设计：计算机辅助设计：计算机辅助设计：计算机辅助设计CAMCAM：
30、计算机辅助制造：计算机辅助制造：计算机辅助制造：计算机辅助制造CAICAI：计算机辅助教学计算机辅助教学计算机辅助教学计算机辅助教学5 5 5 5）人工智能：）人工智能：）人工智能：）人工智能：机器人、医疗诊断专家系统机器人、医疗诊断专家系统机器人、医疗诊断专家系统机器人、医疗诊断专家系统6 6 6 6）信息通信：）信息通信：）信息通信：）信息通信：计算机网络，资源共享和数据传输计算机网络，资源共享和数据传输计算机网络，资源共享和数据传输计算机网络，资源共享和数据传输1.2.3 1.2.3 计算机的应用计算机的应用 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统
31、概论 1.3 1.3 计算机的基本构成计算机的基本构成 1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 计算机的基本硬件结构计算机的基本硬件结构计算机的基本硬件结构计算机的基本硬件结构存储器运算器控制器输出设备程序数据结果输入设备CPU计算机硬件是指构计算机硬件是指构计算机硬件是指构计算机硬件是指构成计算机的所有物成计算机的所有物成计算机的所有物成计算机的所有物理部件的集合。理部件的集合。理部件的集合。理部件的集合。数字计算机由数字计算机由数字计算机由数字计算机由五大部分构成五大部分构成五大部分构成五大部分构成 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论
32、 1 1 1 1控制器控制器控制器控制器 控制器是计算机的控制器是计算机的控制器是计算机的控制器是计算机的控制中枢控制中枢控制中枢控制中枢，发出各种操作命，发出各种操作命，发出各种操作命，发出各种操作命令和控制信息，控制各部件协调工作。令和控制信息，控制各部件协调工作。令和控制信息，控制各部件协调工作。令和控制信息，控制各部件协调工作。2 2 2 2运算器运算器运算器运算器运算器对信息或数据进行运算器对信息或数据进行运算器对信息或数据进行运算器对信息或数据进行处理和运算处理和运算处理和运算处理和运算，完成算，完成算，完成算，完成算术运算和逻辑运算。术运算和逻辑运算。术运算和逻辑运算。术运算和逻
33、辑运算。3 3 3 3存储器存储器存储器存储器存储器用来存储器用来存储器用来存储器用来存储程序和数据存储程序和数据存储程序和数据存储程序和数据，是计算机各种信，是计算机各种信，是计算机各种信，是计算机各种信息的存储和交流的中心。息的存储和交流的中心。息的存储和交流的中心。息的存储和交流的中心。4 4 4 4输入设备输入设备输入设备输入设备输入设备用于输入设备用于输入设备用于输入设备用于输入原始数据和程序输入原始数据和程序输入原始数据和程序输入原始数据和程序等信息。等信息。等信息。等信息。常用的输入设备有键盘、鼠标等常用的输入设备有键盘、鼠标等常用的输入设备有键盘、鼠标等常用的输入设备有键盘、鼠
34、标等。5 5 5 5输出设备输出设备输出设备输出设备输出设备用于输出设备用于输出设备用于输出设备用于输出计算结果输出计算结果输出计算结果输出计算结果和有用信息。常用和有用信息。常用和有用信息。常用和有用信息。常用输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁盘输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁盘输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁盘输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁盘既是输入设备也是输出设备。既是输入设备也是输出设备。既是输入设备也是输出设备。既是输入设备也是输出设备。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论（3 3）运运运运算算算算器器器器和和和和
35、控控控控制制制制器器器器合合合合在在在在一一一一起起起起称称称称为为为为中中中中央央央央处处处处理理理理单单单单元元元元CPUCPU(CentralProcessingUnit)(CentralProcessingUnit)。注：注：注：注：（1 1）存存存存储储储储器器器器有有有有很很很很多多多多存存存存储储储储单单单单元元元元，每每每每个个个个存存存存储储储储单单单单元元元元存存存存放放放放一一一一个个个个数数数数据据据据。为为为为区区区区分分分分不不不不同同同同的的的的存存存存储储储储单单单单元元元元，为为为为每每每每个个个个存存存存储储储储单单单单元进行编号，这个编号就称为存储单元的元
36、进行编号，这个编号就称为存储单元的元进行编号，这个编号就称为存储单元的元进行编号，这个编号就称为存储单元的地址地址地址地址。（2 2）输入设备和输出设备常合称为）输入设备和输出设备常合称为）输入设备和输出设备常合称为）输入设备和输出设备常合称为输入输入输入输入/输出设输出设输出设输出设备备备备，简称，简称，简称，简称I/OI/O（Input/OutputInput/Output）设备。）设备。）设备。）设备。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.3.2 1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统 软件系统包括系统软件、软件系统包括系统软件、软件系
37、统包括系统软件、软件系统包括系统软件、应用软件两大类应用软件两大类应用软件两大类应用软件两大类 软软软软件件件件系系系系统统统统系统系统系统系统软件软件软件软件 应用应用应用应用软件软件软件软件 操作系统操作系统操作系统操作系统编辑程序编辑程序编辑程序编辑程序诊断程序诊断程序诊断程序诊断程序 语言处理程序语言处理程序语言处理程序语言处理程序 调试程序调试程序调试程序调试程序数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统装配连接程序装配连接程序装配连接程序装配连接程序通用软件通用软件通用软件通用软件实用软件实用软件实用软件实用软件用户程序用户程序用户程序用户程序 汇编程序汇编程序汇编程
38、序汇编程序编译程序编译程序编译程序编译程序解释程序解释程序解释程序解释程序计算机软件指各类程序计算机软件指各类程序计算机软件指各类程序计算机软件指各类程序和文档资料的总和。和文档资料的总和。和文档资料的总和。和文档资料的总和。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 应用软件应用软件应用软件应用软件是为解决一些具体问题而编制的程序。一类是是为解决一些具体问题而编制的程序。一类是是为解决一些具体问题而编制的程序。一类是是为解决一些具体问题而编制的程序。一类是由软件公司和计算机公司开发的由软件公司和计算机公司开发的由软件公司和计算机公司开发的由软件公司和计
39、算机公司开发的通用软件、实用软件通用软件、实用软件通用软件、实用软件通用软件、实用软件。另。另。另。另一类是用户为解决各种实际问题而开发的一类是用户为解决各种实际问题而开发的一类是用户为解决各种实际问题而开发的一类是用户为解决各种实际问题而开发的用户程序用户程序用户程序用户程序。1 1系统软件系统软件系统软件系统软件2 2应用软件应用软件应用软件应用软件操作系统操作系统操作系统操作系统是系统软件的核心，是计算机必须配置的软件。是系统软件的核心，是计算机必须配置的软件。是系统软件的核心，是计算机必须配置的软件。是系统软件的核心，是计算机必须配置的软件。程序设计语言处理程序程序设计语言处理程序程序
40、设计语言处理程序程序设计语言处理程序功能是将用各种高级语言编写的程序功能是将用各种高级语言编写的程序功能是将用各种高级语言编写的程序功能是将用各种高级语言编写的程序翻译成机器能识别的二进制代码，这样计算机才能执行。翻译成机器能识别的二进制代码，这样计算机才能执行。翻译成机器能识别的二进制代码，这样计算机才能执行。翻译成机器能识别的二进制代码，这样计算机才能执行。系统软件系统软件系统软件系统软件的作用是管理、调度、监控、维护计算机。的作用是管理、调度、监控、维护计算机。的作用是管理、调度、监控、维护计算机。的作用是管理、调度、监控、维护计算机。监控、调试、诊断程序监控、调试、诊断程序监控、调试、
41、诊断程序监控、调试、诊断程序是计算机的支持软件，用于维护计是计算机的支持软件，用于维护计是计算机的支持软件，用于维护计是计算机的支持软件，用于维护计算机系统。算机系统。算机系统。算机系统。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.3.3 1.3.3 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 1 1计算机语言计算机语言计算机语言计算机语言 机机机机器器器器语语语语言言言言:计算机能识别并直接执行的是一系列由二计算机能识别并直接执行的是一系列由二计算机能识别并直接执行的是一系列由二计算机能识别并直接执行的是一系列由二进制代码编写的指令。进制代码编写的指
42、令。进制代码编写的指令。进制代码编写的指令。汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言:用助记符表示机器指令，来编写程序。用助记符表示机器指令，来编写程序。用助记符表示机器指令，来编写程序。用助记符表示机器指令，来编写程序。汇编语言程序汇编语言程序汇编语言程序汇编语言程序 机器语言程序机器语言程序机器语言程序机器语言程序汇编程序汇编程序汇编程序汇编程序 目标程序目标程序目标程序目标程序 源程序源程序源程序源程序转换转换转换转换 汇编语言程序转换成机器语言程序的过程汇编语言程序转换成机器语言程序的过程 ：运行程序运行程序运行程序运行程序 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论
43、计算机系统概论 是一种面向问题的语言，与自然语言相近，是一种面向问题的语言，与自然语言相近，是一种面向问题的语言，与自然语言相近，是一种面向问题的语言，与自然语言相近，与计算机的种类无关。与计算机的种类无关。与计算机的种类无关。与计算机的种类无关。高级语言程序的转换过程：高级语言程序的转换过程：高级语言程序的转换过程：高级语言程序的转换过程：高级语言程序高级语言程序高级语言程序高级语言程序 编译程序编译程序编译程序编译程序或解释程序或解释程序或解释程序或解释程序 转换转换转换转换 机器语言程序机器语言程序机器语言程序机器语言程序运行程序运行程序运行程序运行程序源程序源程序源程序源程序目标程序目
44、标程序目标程序目标程序 高级语言：高级语言：高级语言：高级语言：高级语言程序（源程序）同样必须转换为机器语言高级语言程序（源程序）同样必须转换为机器语言高级语言程序（源程序）同样必须转换为机器语言高级语言程序（源程序）同样必须转换为机器语言程序（目标程序）才能执行。程序（目标程序）才能执行。程序（目标程序）才能执行。程序（目标程序）才能执行。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 上述转换过程分两种方式：上述转换过程分两种方式：上述转换过程分两种方式：上述转换过程分两种方式：编译方式编译方式编译方式编译方式解释方式解释方式解释方式解释方式将用户编写的
45、源程序中将用户编写的源程序中将用户编写的源程序中将用户编写的源程序中全部语句全部语句全部语句全部语句转化（翻译）转化（翻译）转化（翻译）转化（翻译）成成成成机器语言机器语言机器语言机器语言程序后，再执行机器语言程序。程序后，再执行机器语言程序。程序后，再执行机器语言程序。程序后，再执行机器语言程序。只要源程序不变，每次运行不需再翻译，可只要源程序不变，每次运行不需再翻译，可只要源程序不变，每次运行不需再翻译，可只要源程序不变，每次运行不需再翻译，可直接运行，但源程序若有任何修改，都要重直接运行，但源程序若有任何修改，都要重直接运行，但源程序若有任何修改，都要重直接运行，但源程序若有任何修改，都
46、要重新经过编译。新经过编译。新经过编译。新经过编译。将用户编写的源程序的将用户编写的源程序的将用户编写的源程序的将用户编写的源程序的一条语句翻译成机器一条语句翻译成机器一条语句翻译成机器一条语句翻译成机器语言语言语言语言后，立即执行它，且不保留机器语言，后，立即执行它，且不保留机器语言，后，立即执行它，且不保留机器语言，后，立即执行它，且不保留机器语言，然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到程序结束。它的特点是翻译一次只能执行一程序结束。它的特点是翻译一次只能执行一程序结束。它的特
47、点是翻译一次只能执行一程序结束。它的特点是翻译一次只能执行一次，当第二次重复执行时，又要重新翻译，次，当第二次重复执行时，又要重新翻译，次，当第二次重复执行时，又要重新翻译，次，当第二次重复执行时，又要重新翻译，因而效率较低。因而效率较低。因而效率较低。因而效率较低。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 2 2 2 2计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构 计算机系统的多级层次结构如下图所示：计算机系统的多级层次结构如下图所示：高级语言虚拟机高级语言虚拟机高级语言虚拟机高级语言虚拟机M4M4M4M4 高高高
48、高级级级级语语语语言言言言程程程程序序序序经经经经编编编编译译译译形形形形成成成成汇汇汇汇编编编编语语语语言言言言或或或或中中中中间间间间语语语语言言言言程程程程序序序序，而而而而后在后在后在后在M3M3M3M3上运行。上运行。上运行。上运行。汇编语言虚拟机汇编语言虚拟机汇编语言虚拟机汇编语言虚拟机M3M3M3M3 汇汇汇汇编编编编语语语语言言言言程程程程序序序序先先先先翻翻翻翻译译译译成成成成机机机机器器器器语语语语言言言言或或或或操操操操作作作作系系系系统统统统语语语语言言言言，而而而而后后后后在在在在M2M2M2M2上运行。上运行。上运行。上运行。操作系统虚拟机操作系统虚拟机操作系统虚拟
49、机操作系统虚拟机M2M2M2M2 一一一一般般般般用用用用机机机机器器器器语语语语言言言言解解解解释释释释操操操操作作作作系统语言。系统语言。系统语言。系统语言。实际机器实际机器实际机器实际机器M1M1M1M1 直接由硬件执行直接由硬件执行直接由硬件执行直接由硬件执行 第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 1.4 1.4 微型计算机的基本构成微型计算机的基本构成 1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 微型计算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统组成微型计算机系统组成 微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统硬件系统硬
50、件系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统软件系统软件系统是机器部分，即所有硬设备是机器部分，即所有硬设备是机器部分，即所有硬设备是机器部分，即所有硬设备的集合。的集合。的集合。的集合。是控制系统完成操作任务的是控制系统完成操作任务的是控制系统完成操作任务的是控制系统完成操作任务的程序系统。程序系统。程序系统。程序系统。第一章第一章第一章第一章 计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论计算机系统概论 微型机系统的组成关系微型机系统的组成关系算术逻辑部件算术逻辑部件寄存器组寄存器组控制部件控制部件内部总线内部总线微微 处处 理理 器器 CPUCPU(MMP)P)存储器存储器 (RAM(RAM、RO