計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容提要：本章主要介紹了計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容提要：本章主要介紹了計(jì)算機(jī)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)的編碼和個(gè)人計(jì)算機(jī)的組成部分，著重介紹了計(jì)算機(jī)的數(shù)字編碼在計(jì)算機(jī)中的表示形式及運(yùn)算。計(jì)算機(jī)中的編碼數(shù)字編碼由于二進(jìn)制有很多優(yōu)點(diǎn)，所以計(jì)算機(jī)中的數(shù)用二進(jìn)制表示，但人們與計(jì)算機(jī)打交道時(shí)仍然習(xí)慣于用十進(jìn)制，在輸入時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，而在輸出時(shí)將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。為便于機(jī)器識(shí)別與轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)中的十進(jìn)制數(shù)的每一位用二進(jìn)制編碼表示，這就是所謂的十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱二一"h進(jìn)制編碼（BCD）。二一十進(jìn)制編碼的方法很多，最常用的是8421BCD碼。8421BCD碼有十個(gè)不同的數(shù)字符號(hào)，逢十進(jìn)位，每位BCD碼用四位二進(jìn)制表示。例如：83.123對(duì)應(yīng)8421BCD碼是10000011.000100100011同理，11110010010.00100101BCD碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)十792.25。表ITBCD碼表標(biāo)準(zhǔn)BCD碼寢示法十進(jìn)制數(shù)標(biāo)準(zhǔn)BCD通二進(jìn)制政0OOOOOOOO1OOO1OOO12OO1OOO1O3OO11OO114O1OOO1OO5O1OIO1O16011()O11O7O111Olli81OOO1OOO910()1IOOl10OOO1OOOO1O1O11OOO1()0011O1115OOO1O1O1111163OlioOO11min94iOOl()1001O1111O

字符編碼字母、數(shù)字、符號(hào)等各種字符也必須按照特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼才能在計(jì)算機(jī)中表示。字符編碼的方式很多，世界上最普遍采用的一種字符編碼是ASII碼（美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）。ASCII碼用7位二進(jìn)制編碼，它有128種組合，可以表示128種字符。包括0~9,十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字字符，大、小寫(xiě)英文字母（72個(gè)），常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和各種控制字符，參見(jiàn)附錄1。在計(jì)算機(jī)中用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)ASCII碼字符，最高位置為0。例如，00110000~00111001（即30H~39H）是數(shù)字0~9的ASCII碼，而0100000:01011010（即41H~5AH）是大寫(xiě)英文字母A~Z的ASCII碼。詳見(jiàn)下表。表1-2ASCH字符表34534567891012131415位765-14321000001010Oil100101no1110000NULDLESP0@PP0001SOHDC111AQaq0010STXDC2M2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfV0111BELETB7Gwgw1000BSCAN(8HXhX1001HTEM)9IYiy1010LFSUBJZjz1011VTESC+)K1k{1100FFFS<L\111101CRGS.-M1m}1110SORS>Nt?n1111SIUS/?0I?0DEL列0?1234567漢字編碼用計(jì)算機(jī)處理漢字，每個(gè)漢字必須用代碼表示。鍵盤輸入漢字是輸入漢字的外部碼。外部碼必須轉(zhuǎn)換為內(nèi)部碼才能在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。為了將漢字以點(diǎn)陣的形式輸出，還要將內(nèi)部碼轉(zhuǎn)換為字型碼。不同的漢字處理系統(tǒng)之間交換信息采用交換碼。(1)外部碼漢字主要是從鍵盤輸入，每個(gè)漢字對(duì)應(yīng)一個(gè)外部碼，外部碼是計(jì)算機(jī)輸入漢字的代碼，是代表某一個(gè)漢字的一組鍵盤符號(hào)。外部碼也叫輸入碼。漢字的輸入方式不同，同一個(gè)漢字的外部碼可能不一樣。目前已有數(shù)百種漢字外部碼的編碼方案，大致可以歸納為四種類型：數(shù)字嗎、音碼、形碼和音形碼。數(shù)字嗎是將漢字按照某種規(guī)律排序，然后賦予它們數(shù)字編號(hào)，這個(gè)數(shù)字編號(hào)就作為漢字的編碼。常見(jiàn)的數(shù)字碼，如區(qū)位碼等，這種編碼方式無(wú)重碼，可以找到其他編碼方式難于找到的漢字，但難于記憶，要有手冊(cè)備查。音碼是以漢語(yǔ)拼音作為漢字的編碼，只要學(xué)過(guò)漢語(yǔ)拼音，一般不需要經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練就可以掌握，但是，用拼音方法輸入漢字同音字很多，需要選字，影像輸入速度，不知道讀音的漢字也無(wú)法輸入。形碼是一個(gè)漢字拆成若干偏旁、部首、字根，或者拆成若干筆畫(huà)，使偏旁、部首、字根或筆畫(huà)與鍵盤對(duì)應(yīng)編碼，按字型敲鍵輸入漢字。形碼輸入漢字重碼率低、速度快，只要能看到的字行就可以拆分輸入，但必須要經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練，并且需要記憶大量的編碼規(guī)律和漢字拆分原則。最常見(jiàn)的形碼方案有五筆字型碼等。音形碼是拼音和字型相結(jié)合的一種漢字編碼方案，如自然碼、錢碼等。(2)內(nèi)部碼漢字內(nèi)部碼也稱漢字內(nèi)碼或漢字機(jī)內(nèi)碼。在不同的漢字輸入方案中，統(tǒng)一漢字的外部碼不同。但同一漢字的內(nèi)部碼是惟一的。內(nèi)部碼通常使用其在漢字字庫(kù)中的物理位置標(biāo)示，可以用漢字在漢字字庫(kù)中的符號(hào)或者用漢字在漢字字庫(kù)的存儲(chǔ)位置標(biāo)示。漢字在計(jì)算機(jī)中至少要用兩個(gè)字節(jié)表示(有用三字節(jié)、四字節(jié)表示的)，在微型計(jì)算機(jī)中常用的是兩字節(jié)漢字內(nèi)碼兩字節(jié)漢字內(nèi)碼，就是漢字的國(guó)標(biāo)碼(用兩個(gè)7位編碼)的兩個(gè)字節(jié)的最高位都改為“1”形成的。例如漢字“啊”，國(guó)標(biāo)碼為例10000,01000001,即30H,21H；內(nèi)部碼為10110000,10100001,即BOH,A1H?在計(jì)算機(jī)中通常處理的是以ASCII碼表示的字符，一個(gè)字符在機(jī)器內(nèi)以一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制編碼表示。實(shí)際上ASCII碼只需7位，故在計(jì)算機(jī)內(nèi)的字符編碼的最高位是“0”。由此可見(jiàn)，以字節(jié)的最高位是0還是1。很容易區(qū)分是ASCII字符還是漢字。（3）交換碼計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端之間交換信息的時(shí)，要求其間傳送的漢字代碼信息要完全一致。為此，國(guó)家根據(jù)漢字的常用程度定出了一級(jí)和二級(jí)漢字字符集，并規(guī)定了編碼，這就是國(guó)標(biāo)GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，GB2312-80中的漢字的編碼即國(guó)標(biāo)碼。該標(biāo)準(zhǔn)編碼字符集共收錄漢字和圖形符號(hào)7445個(gè)，其中包括：①一般符號(hào)202個(gè)，包括間隙符、標(biāo)點(diǎn)、運(yùn)算符、單位符號(hào)和制表符等。符號(hào)60個(gè)，包括1.?20.（20個(gè)），（1）?（20）（20個(gè)），①?⑩（10個(gè)）和（一）?（十）（10個(gè)）?數(shù)字22個(gè)，包括。?9和I?XII。英文字母52個(gè)，大、小寫(xiě)各26個(gè)。⑤日文假名169個(gè)，其中平假名83個(gè)，片假名86個(gè)。⑥希臘字母48個(gè)，其中大、小寫(xiě)各24個(gè)。⑦俄文字母66個(gè)，其中大、小寫(xiě)各33個(gè)。⑧漢字拼音符號(hào)26個(gè)。⑨漢字注音字母37個(gè)。⑩漢字6763個(gè)。這些漢字分為兩級(jí)，第一級(jí)漢字3755個(gè)，第二級(jí)漢字3008個(gè)。這個(gè)字符集中的任何一個(gè)圖形、符號(hào)及漢字都是用兩個(gè)7位的字節(jié)表示（在計(jì)算機(jī)中當(dāng)然用兩個(gè)8位字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的最高位為1來(lái)表示）。其中漢字占6763個(gè)。第一級(jí)漢字3755個(gè)，按漢語(yǔ)拼音字母順序排列，同音字以筆畫(huà)順序?yàn)樾颍坏诙?jí)漢字3008個(gè)，按照部首順序排列。GB2312-80中，7445個(gè)字符和漢字分布在87個(gè)區(qū)中，每區(qū)最多94個(gè)字符。分布情況如下：1~9區(qū)圖形字符10-15區(qū)空間未用16-55區(qū)一級(jí)漢字56?87區(qū)二級(jí)漢字在GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)每個(gè)圖形字符或漢字給出了兩種漢子代碼。一種是用兩個(gè)字節(jié)二進(jìn)制數(shù)給出的國(guó)標(biāo)碼（即內(nèi)部碼中所用到的）；另一種是四位十進(jìn)制區(qū)位碼，其中高2位是某種字符或者漢字所在的區(qū)號(hào)，低2位是在區(qū)中的位置號(hào)。例如“啊”字的國(guó)標(biāo)碼是3021H,區(qū)位碼是1601Ho

（4）輸出碼漢字輸出碼又稱漢字字型碼或漢字發(fā)生器的編碼。眾所周知,漢字無(wú)論字形有多少變化,也無(wú)論筆劃有多有少，都可以寫(xiě)在一個(gè)方塊中；一個(gè)方塊可以看做m行n列的矩陣，稱為點(diǎn)陣。一個(gè)m行n列的點(diǎn)陣共有mXn個(gè)點(diǎn)。例如16X16點(diǎn)陣的漢字，共有256個(gè)點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)可以是黑點(diǎn)或者非黑點(diǎn)，凡是筆劃經(jīng)過(guò)的點(diǎn)用黑點(diǎn)，于是利用點(diǎn)陣描繪出了漢字字形，漢字的點(diǎn)陣字形在計(jì)算機(jī)中稱為字模。在計(jì)算中用一組二進(jìn)制數(shù)字表示點(diǎn)陣，用二進(jìn)制數(shù)1表示點(diǎn)陣中的黑點(diǎn)，用二進(jìn)制數(shù)0表示點(diǎn)陣中的非黑點(diǎn)。一個(gè)16X16點(diǎn)陣的漢字可以用16X16=256位的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，這種用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示漢字點(diǎn)陣的方法稱為點(diǎn)陣的數(shù)字化。漢字字形經(jīng)過(guò)點(diǎn)陣的數(shù)字化后轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字，稱為漢字的輸出碼。 圖1T漢字“中”的16X16點(diǎn)陣字模同一漢字的輸出碼，即字型碼，因選擇點(diǎn)陣的不同而不同。一個(gè)字節(jié)包含8和二進(jìn)位，所以16X16點(diǎn)陣漢字需要2X16=32個(gè)字節(jié)表示；24X24點(diǎn)陣漢字需要3X24=72個(gè)字節(jié)表示；32X32點(diǎn)陣漢字需要4X32=128個(gè)字節(jié)表示。點(diǎn)陣的行列數(shù)越多，所描繪的漢字越精細(xì)，但占用的存儲(chǔ)空間越多。16X16點(diǎn)陣基本能表示GB2312-80中的所有簡(jiǎn)體漢字。24X24點(diǎn)陣則能表示宋體、楷體、黑體等多字體的漢字。這兩種點(diǎn)陣是比較常見(jiàn)的點(diǎn)陣，前一種一般用于顯示，而后一種一般用于打印。除此之外，還有32義32、40X40、48X48,64X64、48X72、96X96和108X108等點(diǎn)陣，這些主要用于印刷。1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展與分類計(jì)算機(jī)的發(fā)展自1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了突飛猛記得發(fā)展。短短40多年的時(shí)間，已經(jīng)歷了四代的更替：電子計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)80年代初日本和美國(guó)又分別宣布了第五代''非馮?諾依曼”計(jì)算機(jī)和第六代“神經(jīng)”計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃。計(jì)算機(jī)按其性能、價(jià)格和體積的不同，一般分為5大類：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)70年代初研制成功的。一方面由于軍事、空間及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需要體積小、功耗低、可靠性高的計(jì)算機(jī)，另一方面，大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展也為微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生打下了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心芯片，通常簡(jiǎn)稱為UP或MP(MicroProcessor)，它是將計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器和控制器集成在一片硅片上制成的集成電路。這樣的芯片也被稱為中央處理單元，簡(jiǎn)稱為CPU(CentralProcessingUnit)?微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為UC或MC(MicroComputer)，它是有微處理器、適量?jī)?nèi)存和I/O接口電路組成的計(jì)算機(jī)。30多年來(lái)，微處理器和微型計(jì)算機(jī)獲得了極快的發(fā)展，幾乎每?jī)赡晡⑻幚砥鞯募啥确环?，??4年更新?lián)Q代一次，現(xiàn)已進(jìn)入第六代。第一代(1971—1973年)4位或低檔8位微處理器1971年美國(guó)Intel公司研制成功的4004是集成度為2000個(gè)晶體管、片的4位微處理。1972年Intel公司推出低檔8位的8008也屬于第一代微處理器產(chǎn)品。第一代微處理器的指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算能力差、速度慢(基本指令的執(zhí)行時(shí)間為10^20us),但價(jià)格低廉。軟件主要使用機(jī)器語(yǔ)言及簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言。第二代(1974—1978年)中高檔8位微處理器微處理器問(wèn)世后，眾多公司紛紛研制微處理器，逐步形成以Intel公司、Motorola公司、Zilog公司產(chǎn)品為代表的三大系列微處理器。1973年到1975年，中檔微處理器以Intel8080、Motorola的MC6800為代表。1976年到1978年，出現(xiàn)高檔8位微處理器，典型產(chǎn)品位Intel8085、Z80和MC6809?第二代微處理器比第一代有了較多改進(jìn)，集成度提高「4倍，運(yùn)算速度提高10~15倍,指令系統(tǒng)相對(duì)比較完善，已具有典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及中斷、存儲(chǔ)器直接存取(DMA)功能。軟件除匯編語(yǔ)言外，還可以使用BASIC、FORTRAN以及PL/M等高級(jí)語(yǔ)言。后期開(kāi)始配上操作系統(tǒng)，如CP/M(ControlProgramMonitor)操縱系統(tǒng)，他運(yùn)用于以8080A/8085A、Z80、MC6502為CPU,帶有磁盤及各種外設(shè)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第三代(1978—1981年)16位微處理器1977年左右，超大規(guī)模集成電路工藝研制成功，一片硅片上可集成一萬(wàn)個(gè)以上的晶體管，16Kb和64Kb半導(dǎo)體存儲(chǔ)器也已出現(xiàn)。微處理器及微型計(jì)算機(jī)從第二代發(fā)展到第三代。三大公司陸續(xù)推出16位微處理器芯片，如Intel8086的集成度為29000晶體管/片，Z8000為17500晶體管/片，MC68000為68000晶體管/片。這些微處理器的基本指令執(zhí)行時(shí)間約為0.15ns。以各項(xiàng)性能指標(biāo)看，比第二代微處理器提高了很多，己達(dá)到或超過(guò)原來(lái)中、低檔小型機(jī)的水平。用這些芯片組成的微型計(jì)算機(jī)有豐富的指令系統(tǒng)、多級(jí)中斷系統(tǒng)、多處理機(jī)系統(tǒng)、段式存儲(chǔ)器管理以及硬件乘除運(yùn)算等。除此以外，還配備了功能較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件。為方便原8位機(jī)用戶，Intel公司很快推出8088,其指令系統(tǒng)完全與8086兼容，內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍為16位，但外部數(shù)據(jù)總線是8位。并以8088為CPU組成了IBMPCPC/XT等16位機(jī)。由于其性能價(jià)格比高，很快占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。與此同時(shí)，Intel公司在8086基礎(chǔ)上研制出性能更優(yōu)越的16位微處理器芯片80286,以80286為CPU組成IBMPC/AT高檔16位機(jī)。以上介紹的是16位微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一條途徑，即在原8位機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。另一條途徑是將已流行的16位小型計(jì)算機(jī)微型化，例如美國(guó)DEC公司將PDP-11/20微型化為L(zhǎng)S-11,將中檔PDPT1/34微型化為L(zhǎng)SI-23,又如NOVA機(jī)微型化為MicroNOVA等等。第四代(1985年后)32位高檔位處理器1985年，Intel公司退出了32位微處理器芯片80386。80386有兩種結(jié)構(gòu)：80386sx和80386DX.這兩種的關(guān)系類似于8088和8086的關(guān)系。80386sx內(nèi)部結(jié)構(gòu)為32位，外部數(shù)據(jù)總線為16位，采用80287作協(xié)處理器，指令系統(tǒng)與80286兼容。80386DX內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部數(shù)據(jù)總線皆為32位，采用80387作為協(xié)處理器。1990年，Intel公司在80386基礎(chǔ)上研制出新一代32位微處理器芯片80486。它相當(dāng)于把80386/80387及8KB(23X210Byte)高速緩沖存儲(chǔ)器集成在一塊芯片上，性能比80386大大提高。第五代(1993年后)64位高檔微處理器1993年3月，Intel公司推出64位微處理器芯片Pentium(80586,P5),它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，地址總線為32位，內(nèi)存尋址空間為232B=4GB,工作頻率為66MHz,以它為CPU的Pentium機(jī)是一種64位高檔微機(jī)。IBNRApple和Motorola三公司合作生產(chǎn)的PowerPC芯片是又一種優(yōu)異的64位微處理器芯片，以它為CPU的微型計(jì)算機(jī)型號(hào)為Macintosho第六代(1995年后)64位高檔微處理器1995年，Intel公司推出第六代微處理器PentiumPro(P6)。它采用了0.6um工藝，集成了550萬(wàn)只晶體管。它有數(shù)據(jù)線64位，地址線36位，尋找范圍為236B=64GB。工作頻率達(dá)200MHzo隨后，Intel公司陸續(xù)推出了P6的系列產(chǎn)品:PentiumII,PentiumllLPentiumW等。這些產(chǎn)品采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，如：RISC技術(shù)，超級(jí)流水線技術(shù)、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)技術(shù)(每個(gè)時(shí)鐘周期可啟動(dòng)并執(zhí)行多條指令)、MMX技術(shù)、動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)、超順序執(zhí)行技術(shù)、雙獨(dú)立總線DIB技術(shù)；一級(jí)高速緩沖存儲(chǔ)器(L1)采用雙cache結(jié)構(gòu)(獨(dú)立的指令cache和數(shù)據(jù)cache)、二級(jí)高速緩沖處理器(L2)達(dá)256KB或512KB；支持多微處理器。第六代微處理器性能優(yōu)異，適應(yīng)當(dāng)前多媒體、網(wǎng)絡(luò)、通信等多方面的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)不斷的對(duì)微處理器提出新的要求，新型、新概念的微處理器定會(huì)層出不窮。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍特點(diǎn)：.體積小、重量輕、價(jià)格低廉.簡(jiǎn)單靈活、可靠性高、使用環(huán)境要求不高.功耗低微型機(jī)的應(yīng)用范圍：.科學(xué)計(jì)算.數(shù)據(jù)處理.辦公自動(dòng)化.過(guò)程控制.輔助系統(tǒng).仿真1.2.2計(jì)算機(jī)的分類如今，微處理器的品種類以百計(jì)，用不同的微處理器為核心組裝成的微計(jì)算機(jī)種類更加繁多，將它進(jìn)行分類，對(duì)用戶的設(shè)計(jì)和選用將會(huì)極為有益。按CPU的字長(zhǎng)來(lái)分微處理器(Microprocessor)是集成在一片大規(guī)模集成電路芯片上的中央處理器，又稱MPU,簡(jiǎn)稱MP。它具有一般CPU的功能，它的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般CPU,還具有功耗低，價(jià)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。按MPU處理數(shù)據(jù)的位數(shù)來(lái)看，微處理器可分為4位，8位，16位和32位MPU。32位微處理器是當(dāng)今較先進(jìn)最流行的微處理器，它所構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)也是當(dāng)今世界最流行的較先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)。按微計(jì)算機(jī)利用的形態(tài)分類(1)單片微計(jì)算機(jī)在一個(gè)片子上包括有CPU、RAM,ROM、以及I/O接口電路的完整計(jì)算機(jī)功能的電路。因集成度的關(guān)系，其RAMROM容量有限，I/O電路也不多，所以用于一些專用的小系統(tǒng)中。如Intel公司的MCS-48,MCS-51,MCS-98等是應(yīng)用廣泛的單片微機(jī)。(2)微計(jì)算機(jī)的套件這種套件可由生產(chǎn)廠家提供，或者由設(shè)計(jì)者從市場(chǎng)上購(gòu)買微處理器片子和可以與之相配的存儲(chǔ)器片、I/O接口電路片以及輔助電路、元件，自行設(shè)計(jì)或購(gòu)買配套的印制板，自行安裝成滿足的微處理器系統(tǒng)。(3)單板微計(jì)算機(jī)這是在一塊印制電路板上，把微處理器、一定容量的存儲(chǔ)器片RAM和ROM以及I/O接口電路等大規(guī)模集成電路片子組裝而成的微計(jì)算機(jī)。通常在這塊板上還包含固化在ROM或E-PROM中的容量不大的監(jiān)控程序，并配有典型外設(shè)-如簡(jiǎn)易鍵盤和發(fā)光數(shù)碼管做顯示器。這種單板機(jī)也可買到成套配件由用戶自己組裝而成。(4)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將包含CPU、RAM、ROM和I/O接口電路的主板和其它若干塊印制電路，如存儲(chǔ)器擴(kuò)展板，外設(shè)接口板、電源等組裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)完整的、功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)裝置。在這類系統(tǒng)中，通常還配有硬磁盤、光盤驅(qū)動(dòng)器作為外部存儲(chǔ)器，鍵盤、屏幕顯示終端、打印機(jī)等外部設(shè)備，并且有豐富的軟件支持。已經(jīng)進(jìn)入家庭和個(gè)人辦公范圍，因而有個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(PersonalComputer)之稱。1.3微型計(jì)算機(jī)的組成微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和一般電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)上的共同之處在于：他們都是由硬件和軟件兩個(gè)大部分組成，可歸納為如下頁(yè)所示的關(guān)系圖。

硬件微計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備'硬件微計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器,V0接口電路系統(tǒng)總線微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件f監(jiān)控程序操作系統(tǒng)編輯編擇程序〔診斷解釋程序軟件/機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言［高級(jí)語(yǔ)言微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件f監(jiān)控程序操作系統(tǒng)編輯編擇程序〔診斷解釋程序軟件/機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言［高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用軟件，軟件包，數(shù)據(jù)庫(kù)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成以微處理器為核心，配上只讀存儲(chǔ)器(ROM)、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)、輸入/輸出(I/O)接口電路及系統(tǒng)總線等部件，就構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)。所謂計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，通俗地說(shuō)就是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的看得見(jiàn)摸得著的部件，即構(gòu)成計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備。例如：計(jì)算機(jī)的主機(jī)、顯示器、鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器等。下列2種計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)框圖。圖1-2馮圖1-2馮?諾依曼型結(jié)構(gòu)圖1-3哈佛型結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的硬件組成部分主要有微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備和系統(tǒng)總線。見(jiàn)圖1-4所示。系統(tǒng)總線包括地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB和控制總線CB組成。在微機(jī)中，各功能部件之間通過(guò)系統(tǒng)總線相連，這使得各個(gè)部件的之間的相互關(guān)系變?yōu)槊嫦蛳到y(tǒng)總線的單一關(guān)系。一個(gè)部件只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中。地址量線AB地址量線AB顏首線CB數(shù)悒總線DB圖-4微型計(jì)算機(jī)的功能模塊微處理器 采用大規(guī)模集成技術(shù)、在一片（或幾片）芯片上集成的計(jì)算機(jī)中央處理器CPU一一大、中型計(jì)算機(jī)的中央處理器MPU（yp）——微處理器微型計(jì)算機(jī) 以微處理器為基礎(chǔ)，配以存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口電路以及其他配套電路構(gòu)成的裸機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件組成微計(jì)算機(jī)的軟件，從廣義角度來(lái)說(shuō)包括各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)等。微計(jì)算機(jī)根據(jù)使用場(chǎng)合的不同和利用形態(tài)不同，因而設(shè)計(jì)者或生產(chǎn)廠家給它配上的軟件規(guī)模也不同。.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是指用來(lái)編寫(xiě)程序的語(yǔ)言，是人和計(jì)算機(jī)之間用來(lái)交換信息所用的一種工具，又稱編程環(huán)境，通常分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言三類。(1)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言就是能夠直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)中傳送的信息是一種用“0”和“1”表示的二進(jìn)制碼，因此，機(jī)器語(yǔ)言程序就是用二進(jìn)制代碼編寫(xiě)的代碼程序。對(duì)于每種微計(jì)算機(jī)，若使用的用不同(因每種印都有自己的指令系統(tǒng))，所以使用的機(jī)器語(yǔ)言也就不相同。顯然，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)認(rèn)得，缺點(diǎn)是：直觀性差、繁瑣、容易出錯(cuò)，對(duì)不同的叩的機(jī)器也沒(méi)有通用性能等，因而難于交流，在實(shí)際應(yīng)用中很不方便，則很少直接采用。(2)匯編語(yǔ)言基于機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，人們想出一種辦法一用一種能夠幫助記憶的符號(hào)，即用英文字母或縮寫(xiě)符號(hào)來(lái)表示機(jī)器指令，則稱這種用助記符(Memonic)表示的機(jī)器語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言。由于匯編語(yǔ)言程序使用這種幫助記憶的符號(hào)指令匯集而成的，因此程序比較直觀，從而易記憶、易檢查、便于交流。但是用助記符指令編寫(xiě)的匯編語(yǔ)言程序(又稱源程序)計(jì)算機(jī)是不認(rèn)得的：匯編語(yǔ)言源程序必須要翻譯成與之對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言程序(又稱目標(biāo)程序)后，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。擔(dān)任翻譯加工的系統(tǒng)軟件稱為匯編程序(Assembler)。沒(méi)有匯編程序的機(jī)器，對(duì)源程序的翻譯可由人工來(lái)進(jìn)行，這種翻譯稱為“手編”或人工代真，也可再用相同用的配有匯編程序的另外機(jī)器上去翻譯成目標(biāo)程序后，再送回本計(jì)算機(jī)執(zhí)行。由于匯編語(yǔ)言的符號(hào)指令與機(jī)器代碼是一一對(duì)應(yīng)的，從執(zhí)行的時(shí)間和占用的存儲(chǔ)空間來(lái)看，它和機(jī)器語(yǔ)言一樣是高效率的，同時(shí)也因計(jì)算機(jī)所用的叩不同而異。機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言都是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,又稱初級(jí)語(yǔ)言，使用它便于利用計(jì)算機(jī)的所有硬件特性，是能直接控制硬件的一種語(yǔ)言。(3)高級(jí)語(yǔ)言又稱為算法語(yǔ)言。為了從根本上克服初級(jí)語(yǔ)言的缺點(diǎn)，一方面為了使程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言適合于描述各種算法，使程序設(shè)計(jì)中所用語(yǔ)句與實(shí)際問(wèn)題更接近；另一方面也為了使程序設(shè)計(jì)可以脫離具體的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，不必了解其指令系統(tǒng)，這就出現(xiàn)了各種高級(jí)語(yǔ)言。用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序通用性更強(qiáng)。BASIC,FORTRAN,PASCAL,COBOL和C都是常用的高級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言程序計(jì)算機(jī)也不認(rèn)得,用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序仍需翻譯成機(jī)器語(yǔ)言表示的目標(biāo)程序，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行，這就需要各種解釋程序或編譯程序。其過(guò)程在算法語(yǔ)言課程中已有介紹，本課程不再贅述。綜上所述，匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言各有所長(zhǎng)。用高級(jí)語(yǔ)言雖然可以大大減少程序編制的時(shí)間，但卻得不到最有效的目標(biāo)程序。與由高級(jí)語(yǔ)言源程序編譯產(chǎn)生的目標(biāo)程序相比較，熟練的程序員用匯編語(yǔ)言源程序翻譯得到的機(jī)器代碼，一般能節(jié)省儲(chǔ)存空間，執(zhí)行速度更快，在要求高效率、儲(chǔ)存容量有限的應(yīng)用中是常采用的一種語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言離不開(kāi)CPU指令系統(tǒng)，通過(guò)它有助于了解微型計(jì)算機(jī)工作原理。本課程以匯編語(yǔ)言為主，闡明編程原理和方法。.系統(tǒng)軟件僅有硬件的裸機(jī)，自然不能發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用，就是你選用了最合適的語(yǔ)言也無(wú)法使計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，還必須有系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是由機(jī)器的設(shè)計(jì)者提供給用戶的，是指為了方便用戶和充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能的一系列程序。人就是通過(guò)這些程序來(lái)使用機(jī)器的。系統(tǒng)軟件是各種應(yīng)用程序的支持軟件，包括監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)、匯編程序、解釋程序、編譯程序、診斷程序等。(1)監(jiān)控程序又稱管理程序。在單板微計(jì)算機(jī)上常配有1?2K字節(jié)的監(jiān)控程序，通常固化在內(nèi)存ROM中，又稱“駐留”(Residend)軟件。其主要功能是：對(duì)主機(jī)和外部設(shè)備的操作進(jìn)行合理的安排，接受分析各種命令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系。在它的支持下，可以在RAM中存放機(jī)器語(yǔ)言程序代碼和數(shù)據(jù)代碼，或者對(duì)它們進(jìn)行修改，從任何要求的程序點(diǎn)上執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序，由存儲(chǔ)器送出計(jì)算結(jié)果等調(diào)試工作。通常在監(jiān)控程序中還包括一些可供用戶條用的有用子程序。如TP801單板機(jī)的監(jiān)控程序叫做TPBUG。(2)操作系統(tǒng)(0.S)操作系統(tǒng)是在程序管理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)充許多控制程序所組成的大型程序系統(tǒng)。其主要功能有：合理地組織整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作流程，管理和調(diào)度各種軟、硬件資源一包括CPU、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備和軟件，檢查程序和機(jī)器的故障。用戶通過(guò)操作系統(tǒng)便可方便的使用計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮調(diào)度中心。從廣義來(lái)講，操作系統(tǒng)應(yīng)包括引導(dǎo)程序、監(jiān)控程序、輸入/輸出驅(qū)動(dòng)程序、連接程序、編輯程序、匯編程序、解釋程序、編譯程序、數(shù)據(jù)庫(kù)等，是各種語(yǔ)言程序的運(yùn)行環(huán)境。有了操作系統(tǒng)的微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源都將有操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理起來(lái),用戶并不必過(guò)問(wèn)各個(gè)部分資源的分配使用情況，而只是通過(guò)使用它的一些命令就行了。例如：通過(guò)使用它的實(shí)用程序命令就可調(diào)用各種語(yǔ)言。因此，可以說(shuō)操作系統(tǒng)是用戶和裸機(jī)間的接口。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的操作系統(tǒng)有以下幾種：CP/M(ControlProgram/Monitor)它是較早的微機(jī)操作系統(tǒng)，是一種單用戶單道程序的小型操作系統(tǒng)，它允許用戶通過(guò)控制臺(tái)或鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，它僅有磁盤文件管理系統(tǒng)。MS-DOS(Microsoft-DiskOperatingSystem)是美國(guó)Microsoft公司開(kāi)發(fā)的通用16位單用戶磁盤操作系統(tǒng)，主要包括文件管理和外設(shè)管理的操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)吸收了CP/M及其他操作系統(tǒng)的長(zhǎng)處，結(jié)構(gòu)優(yōu)良，軟件上的互換性強(qiáng)，是IBM-PC機(jī)的主要操作系統(tǒng)。UNIX是Bell實(shí)驗(yàn)室提供的一種分時(shí)操作系統(tǒng)，是16位為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)通常放在軟磁盤或硬磁盤中，容量為十幾K?幾十K字節(jié)。(3)匯編程序匯編程序的功能是把用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言表示的目標(biāo)程序。匯編語(yǔ)言可存放在內(nèi)存的ROM中，稱為駐留的匯編程序。具有駐留程序的微計(jì)算機(jī)可直接把匯編語(yǔ)言源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序；匯編語(yǔ)言也可存放在磁盤上，使用這種匯編程序時(shí)，應(yīng)在操作系統(tǒng)支持下，先把匯編程序調(diào)入內(nèi)存，然后才能用匯編語(yǔ)言源程序進(jìn)行翻譯加工，得到機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序。(4)解釋程序解釋程序的功能是把用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的源程序(如BASIC程序)翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序。并且本著翻譯一句就執(zhí)行一句的原則，做到邊解釋邊執(zhí)行。(5)編譯程序編譯程序能把高級(jí)語(yǔ)言(如FORTRAN等)編寫(xiě)的源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序。(6)實(shí)用程序用匯編程序和編譯程序的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，當(dāng)編好程序后，還需要對(duì)程序進(jìn)行編輯、調(diào)試并將程序裝配到計(jì)算機(jī)中去執(zhí)行：在這些過(guò)程中，還需要一些其他的輔助程序，這類輔助程序稱為實(shí)用程序。為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的實(shí)用程序有：文本編輯程序、連接程序、定位程序和調(diào)試程序。文本編輯程序(EDITOR)是軟件編制開(kāi)發(fā)的一種工具。在它的管理控制下，程序員可通過(guò)鍵盤/屏幕終端(CRT終端)輸入源程序，然后存入磁盤，生成文本文件，并由它對(duì)生成的文本文件進(jìn)行編輯一如增補(bǔ)、刪除、修改等。微計(jì)算機(jī)常采用模塊結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。模塊程序允許將一個(gè)大的程序分為若干個(gè)獨(dú)立的模塊進(jìn)行編程。各模塊經(jīng)匯編后，得到各自獨(dú)立的的目標(biāo)程序。這些目標(biāo)程序都是具有浮動(dòng)地址格式的機(jī)器語(yǔ)言程序，還不能被機(jī)器執(zhí)行。連接程序的功能就是把各個(gè)獨(dú)立的具有浮動(dòng)地址的機(jī)器語(yǔ)言模塊組合起來(lái)，形成一個(gè)完整的輸出程序，再由定位程序把存儲(chǔ)器單元分配給目標(biāo)模塊，這時(shí)的輸出程序方能有計(jì)算機(jī)執(zhí)行。一個(gè)程序編好以后，必須要進(jìn)行調(diào)試。一般語(yǔ)法上的錯(cuò)誤在匯編、編譯和鏈接過(guò)程中可以排除，而大部分錯(cuò)誤還必須用調(diào)試手段來(lái)進(jìn)行排除。調(diào)試程序(Debug)的任務(wù)就是用來(lái)對(duì)程序錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)的。(7)診斷程序診斷程序的功能是用來(lái)檢查程序的錯(cuò)誤或計(jì)算機(jī)故障的，并由它之處出錯(cuò)的地方。.應(yīng)用程序應(yīng)用程序是用戶利用計(jì)算機(jī)提供的各種系統(tǒng)軟件，為解決各種實(shí)際問(wèn)題而編制的程序，隨著計(jì)算機(jī)的廣發(fā)應(yīng)用和普及，現(xiàn)已編制出許多應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可按功能組成不同的程序包(RoutinePackage),以減少重復(fù)的編程工作。.數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，微計(jì)算機(jī)在硬件處理、情報(bào)檢索以及各種管理系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普及和深入。在這樣的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要處理大量的數(shù)據(jù)，檢索和建立大量的各種各樣的表格，這些數(shù)據(jù)和表格按一定的形式和規(guī)律加以組織，建立數(shù)據(jù)模型，實(shí)行集中管理，于是就建立了數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱DBASE)為了便于用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)庫(kù)中的內(nèi)容進(jìn)行詢問(wèn)、顯示、修改以及輸出打印各種表格等等，這就建立了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS(DATABASEManagementSystem).DBASEII、DBASEHI和FOXBASE都是使用方便而得到普遍采用的軟件。

上述各種形式的程序統(tǒng)稱為軟件。沒(méi)有軟件的計(jì)算機(jī)稱裸機(jī)，裸機(jī)不能提供使用。相反,豐富的軟件是對(duì)硬件功能的強(qiáng)有力擴(kuò)充。將各種程序存儲(chǔ)在各種存儲(chǔ)介質(zhì)，例如ROM芯片、紙帶、卡片、磁帶、磁盤等中，可構(gòu)成商業(yè)化的軟件產(chǎn)業(yè)。微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)算術(shù)邏輯部件ALU|寄存器組r1[拄制器CU||內(nèi)部總線||寄存器組r1[拄制器CU||內(nèi)部總線|［存儲(chǔ)器M(RO"RAM)|，入/，出接口?型計(jì)輯機(jī)系燒總紇|外四設(shè)備系統(tǒng)訪一;*型計(jì)算機(jī)系裁用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件

硬件系統(tǒng)微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能模型微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能模型圖―5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.3.3主要性能指標(biāo)和常用術(shù)語(yǔ).位、字節(jié)、字及字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)常用的名詞術(shù)語(yǔ)⑴位(Bit)“位”是指一個(gè)二進(jìn)制位。它是計(jì)算機(jī)中信息存儲(chǔ)的最小單位，一般用b表示。(2)字節(jié)(Byte)“字節(jié)”是指相鄰的8個(gè)二進(jìn)制位。1024個(gè)字節(jié)構(gòu)成1個(gè)千字節(jié)，用KB表示。1024KB構(gòu)成1兆字節(jié)，用MB表示。1024MB構(gòu)成1個(gè)千兆(吉)字節(jié)，用GB表示。B、KB、MB、GB、都是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器容量的單位。(3)字(Word)和字長(zhǎng)“字”是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞處理的基本單位通常它與計(jì)算機(jī)內(nèi)部的寄存器、運(yùn)算裝置、總線寬度相一致。一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長(zhǎng)。常見(jiàn)的微型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)有8位、16位、32位和64位之分。但是，目前在PC機(jī)中，把字(Word)定義為2字節(jié)(16位)，雙字節(jié)(DoubleWorld)為4字節(jié)(32位)，四字節(jié)(QuadWord)為8字節(jié)(64位)。.存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)單元以字節(jié)為單位。存儲(chǔ)容量是指CPU構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元數(shù)。通常由地址總線AB的寬度決定。如AB=16,所能尋訪的地址碼有*=65536種，因此可區(qū)分65536個(gè)存儲(chǔ)單元。計(jì)算機(jī)中2'°=1024規(guī)定為1K,則2彩=65536=64KB,220=1024KX1024K=1MB(兆)，230=1024KX1024KX1024K=1GB?3.指令計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和執(zhí)行的基本操作命令。計(jì)算機(jī)指令有兩種表示方式:機(jī)器碼和助記符。機(jī)器碼又稱指令碼，是機(jī)器能夠接受的指令，但設(shè)計(jì)人員使用不便。助記符便于編寫(xiě)程序，在運(yùn)行前須轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼。通常一條指令由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。前者說(shuō)明進(jìn)行何種操作，后者指出參與操作的數(shù)據(jù)的來(lái)源。指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)所固有的基本操作指令的集合。.指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合，稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。微處理器的主要功能是由它的指令系統(tǒng)來(lái)體現(xiàn)的，不同的微處理器有不同的指令系統(tǒng)，其中每條指令對(duì)應(yīng)著微處理器的一種基本操作。計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)一般含有幾十到幾百條指令。.程序:為完成某一任務(wù)所作的指令(或語(yǔ)句)的有序集合稱為程序。.運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)完成一個(gè)具體任務(wù)所用的時(shí)間就是完成該任務(wù)的時(shí)間指標(biāo)，計(jì)算機(jī)的速度越高，時(shí)間越短。以每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)來(lái)大致反映計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。單位為百萬(wàn)條指令/秒(MIPS)o另一個(gè)衡量指標(biāo)是計(jì)算機(jī)的主頻，即CPU的時(shí)鐘頻率，單位為兆赫(MHz)或吉赫(GHz)。.CISC和RISC

CISC技術(shù)和RISC技術(shù)是以計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的優(yōu)化方法來(lái)分類而形成的技術(shù)概念，它們代表著目前計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的兩個(gè)截然不同的優(yōu)化方向。優(yōu)化方法之一是增強(qiáng)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的功能，即設(shè)置一些功能復(fù)雜的指令，把一些原來(lái)由軟件實(shí)現(xiàn)的，常用的功能改用硬件的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以提高計(jì)算機(jī)的執(zhí)行速度，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就被稱為復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ComplexInstructionSetComputer）,簡(jiǎn)稱CISC另一種優(yōu)化方法是在80年代才發(fā)展起來(lái)的，其基本思想是盡量簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)指令功能,只保留那些功能簡(jiǎn)單、能在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行完成的指令，而把較復(fù)雜的功能用一段子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就被稱為精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（壓縮指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)），即（ReducedInstructionSetComputer),簡(jiǎn)稱RISCoRISC具有簡(jiǎn)單的指令集，指令少、指令碼等長(zhǎng)，尋址方式少、指令功能簡(jiǎn)單；通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)指令功能，使指令的平均執(zhí)行周期減少，從而提高計(jì)算機(jī)的工作主頻。同時(shí)CPU配備大量的通用寄存器（常稱為寄存器文件registerfile）,以編譯技術(shù)優(yōu)化寄存器的使用，來(lái)提高子程序執(zhí)行的速度。強(qiáng)調(diào)對(duì)指令流水線的優(yōu)化,采用超標(biāo)量和超級(jí)流水線。所以一般RISC計(jì)算機(jī)的速度是同等CISC計(jì)算機(jī)的3倍左右。.流水線技術(shù)流水線技術(shù)是一種同時(shí)進(jìn)行若干操作的并行處理方式。類似于工廠的流水作業(yè)裝配線。在計(jì)算機(jī)中把CPU的一個(gè)操作（分析指令，加工數(shù)據(jù)等）進(jìn)一步分解成多個(gè)可以單獨(dú)處理的子操作，使每個(gè)子操作在一個(gè)專門的硬件上執(zhí)行，這樣，一個(gè)操作需順序地經(jīng)過(guò)流水線中多個(gè)硬件的處理才能完成。但前后連續(xù)的幾個(gè)操作可以依次流入流水線中，在各個(gè)硬件間重疊執(zhí)行，這種操作的重疊提高了CPU的效率。⑴標(biāo)量流水工作原理通常CPU按順序方式執(zhí)行指令，執(zhí)行完一條指令后，才取出下一條指令來(lái)執(zhí)行，而且,一條機(jī)器指令內(nèi)各個(gè)微操作也是順序串行執(zhí)行的。順序執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，但機(jī)器各部分的利用率不高。假如把兩條指令或若干條指令在時(shí)間上重疊起分析K執(zhí)行K分析K+1假如把兩條指令或若干條指令在時(shí)間上重疊起分析K執(zhí)行K分析K+1執(zhí)行K+1來(lái)將大幅度提高程序的執(zhí)行速度。圖16示出了一分析K+2 執(zhí)行K+2次重疊方式。所謂“一次重疊”指的是任何時(shí)候都圖1-6 一次重疊方式只是“執(zhí)行K”與“分析K+1”重疊。由于這兩個(gè)子過(guò)程是分別由分析和執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立部件實(shí)現(xiàn)的，所以就不必等待上一條指令的“分析”、“執(zhí)行”子過(guò)程都完成后才送入下一條指令，而是可以在上條指令的“分析”子過(guò)程結(jié)束，轉(zhuǎn)入“執(zhí)行”子過(guò)程時(shí)，就可接收下一條

指令進(jìn)入“分析”子過(guò)程。這樣，機(jī)器的吞吐率（這里指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)器所能處理的指令數(shù)或是機(jī)器能輸出的結(jié)果數(shù)量），就由于把執(zhí)行一條指令的過(guò)程分解成二個(gè)子過(guò)程而提高一倍。顯然，上述“重疊”和“流水”在概念上是密切聯(lián)系的?？梢赃@樣看：“一次重疊”和“流水”的差別在于前者把一條指令的執(zhí)行過(guò)程只分解為二個(gè)子過(guò)程，而后者則是分解成更多個(gè)子過(guò)程。也就是說(shuō)，標(biāo)量流水是重疊方式的進(jìn)一步發(fā)展。若把執(zhí)行一條指令分解成“取指令碼”、“指令譯碼”、“取操作數(shù)”和“執(zhí)行”子過(guò)圖1-7指令執(zhí)行時(shí)空?qǐng)D程，則指令執(zhí)行時(shí)空?qǐng)D如圖1-7所示。當(dāng)流水線正常流動(dòng)時(shí)，是每隔At（=ti+l-ti）會(huì)流出一個(gè)結(jié)果；然而，在指令剛開(kāi)始流動(dòng)時(shí)，情況并不如此，由圖可看出，在t4之前（即首條指令流入后的4Z\t圖1-7指令執(zhí)行時(shí)空?qǐng)D以上討論的是指令執(zhí)行流水線，經(jīng)常采用的還有運(yùn)算操作流水線，在這種流水線中，把運(yùn)算操作分成幾個(gè)子過(guò)