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1、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)編程序。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新 第1章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新n微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）簡(jiǎn)稱(chēng)“微型機(jī)”、“微機(jī)”，也稱(chēng)“微電腦”，是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以?xún)?nèi)存儲(chǔ)器及輸入輸出（I/O）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、磁盤(pán)機(jī)和磁帶機(jī)等）及其他專(zhuān)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)（Microcomputer System）。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) n1.1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成n微型計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、
2、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。其中存儲(chǔ)器又分主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器，通常我們把輸入設(shè)備及輸出設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為外圍設(shè)備，而運(yùn)算器和控制器又稱(chēng)為中央處理器CPU（Central Processing Unit） 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新 運(yùn)算器 存儲(chǔ)器 控制器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 圖1-1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新1運(yùn)算器n運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中處理數(shù)據(jù)的核心部件，主要由執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的算術(shù)邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit）、存放操作數(shù)和中間結(jié)果的寄存器組以及連接各部件的數(shù)據(jù)通路組成，用以完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。n在運(yùn)算過(guò)程中，運(yùn)算器不斷
3、得到由主存儲(chǔ)器提供的數(shù)據(jù)，運(yùn)算后又把結(jié)果送回到主存儲(chǔ)器保存起來(lái)。整個(gè)運(yùn)算過(guò)程是在控制器的統(tǒng)一指揮下，按程序中編排的操作順序進(jìn)行的。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新2控制器n控制器是計(jì)算機(jī)中控制管理的核心部件。主要由程序計(jì)數(shù)器（PC）、指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）、時(shí)序控制電路和微操作控制電路等組成，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不斷地生成指令地址、取出指令、分析指令、向計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件發(fā)出微操作控制信號(hào)，指揮各個(gè)部件高速協(xié)調(diào)地工作。n中央處理器（CPU）是計(jì)算機(jī)的核心部件。CPU和主存儲(chǔ)器是信息加工處理的主要部件，通常把這兩個(gè)部分合稱(chēng)為主機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新3存儲(chǔ)器n存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的部件。根
4、據(jù)功能的不同，存儲(chǔ)器一般分為主存儲(chǔ)器和輔存儲(chǔ)器兩種類(lèi)型。n主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器（又稱(chēng)為內(nèi)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為主存或內(nèi)存）用來(lái)存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，可直接與運(yùn)算器及控制器交換信息。按照存取方式，主存儲(chǔ)器又可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM）和只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）兩種。主存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，全部存儲(chǔ)單元按一定順序編號(hào)，稱(chēng)為存儲(chǔ)器的地址。存儲(chǔ)器采取按地址存（寫(xiě)）?。ㄗx）的工作方式，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)單位長(zhǎng)度的信息。n輔存儲(chǔ)器輔存儲(chǔ)器（又稱(chēng)為外存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為輔存或外存）是用來(lái)存放多種大信息量的程序和數(shù)據(jù)，可以長(zhǎng)期保存，其特點(diǎn)是存儲(chǔ)
5、容量大、成本低，但存取速度相對(duì)較慢。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新4輸入/輸出設(shè)備n輸入/輸出設(shè)備（簡(jiǎn)稱(chēng)I/O設(shè)備）又稱(chēng)為外部設(shè)備，它是與計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的硬件環(huán)境。輸入設(shè)備用于輸入人們要求計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)、字符、文字、圖形、圖像、聲音等信息，以及處理這些信息所必需的程序，并把它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的形式（二進(jìn)制代碼）。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、手寫(xiě)板、麥克風(fēng)（輸入語(yǔ)音）等。輸出設(shè)備用于將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果或中間結(jié)果，以人們可識(shí)別的形式（如顯示、打印、繪圖）表達(dá)出來(lái)。常見(jiàn)的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響設(shè)備等。n輔（外）存儲(chǔ)器可以把存放的信息輸入到主機(jī)，主機(jī)處理后
6、的數(shù)據(jù)也可以存儲(chǔ)到輔（外）存儲(chǔ)器中。因此，輔（外）存儲(chǔ)設(shè)備既可以作為輸入設(shè)備，也可以作為輸出設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新1.1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)總線(xiàn) 系統(tǒng)總線(xiàn) 微處理器 CPU 存儲(chǔ)器 （主存） 輸入輸出接口 I/O 電路 外部 設(shè)備 時(shí)鐘 信號(hào) 圖 1-2 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新1微處理器n隨著人類(lèi)科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和提高，20世紀(jì)60年代末，半導(dǎo)體技術(shù)、微電子制作工藝有了突破性的發(fā)展，在此技術(shù)前提下，將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、控制器以及相關(guān)的部件集中制作在同一塊大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路上，即構(gòu)成了整體的中央處理器，由于處理器的體積大大減小了
7、，故稱(chēng)為微處理器。習(xí)慣上一般把微處理器直接稱(chēng)為CPU。n1971年Intel公司研制推出的4004處理器芯片，標(biāo)志著微處理器的誕生。之后的30多年來(lái)，微處理器不斷向更高的層次發(fā)展，由最初的4004處理器（字長(zhǎng)4位，主頻1MHz），發(fā)展到現(xiàn)在的Pentium IV處理器（字長(zhǎng)64位，主頻3.6GHz或更高）。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新2系統(tǒng)總線(xiàn)n總線(xiàn)是將計(jì)算機(jī)各個(gè)部件聯(lián)系起來(lái)的一組公共信號(hào)線(xiàn)。采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)形式，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)擴(kuò)展及更新容易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但由于必須在部件之間采用分時(shí)傳送操作，因而降低了系統(tǒng)的工作速度。微機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，連接各大部件之間的總線(xiàn)稱(chēng)為系統(tǒng)總線(xiàn)。系統(tǒng)總線(xiàn)根據(jù)傳送的信號(hào)
8、類(lèi)型，分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)三部分。n數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（Data BUS，DB）是傳送數(shù)據(jù)和指令代碼的信號(hào)線(xiàn)。數(shù)據(jù)總線(xiàn)是雙向的，即數(shù)據(jù)可傳送至CPU，也可從CPU傳送到其他部件。n地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)（Address BUS，AB）是傳送CPU所要訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單元或輸入/輸出接口地址的信號(hào)線(xiàn)。地址總線(xiàn)是單向的，因而通常地址總線(xiàn)是將地址從CPU傳送給存儲(chǔ)器或輸入/輸出接口。n控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)（Control BUS，CB）是管理總線(xiàn)上活動(dòng)的信號(hào)線(xiàn)。控制總線(xiàn)中的信號(hào)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)其他部件的控制、狀態(tài)等信息的傳送以及中斷信號(hào)的傳送等。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新3微型計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)n根據(jù)微處理器
9、的應(yīng)用領(lǐng)域，微處理器大致可以分為三類(lèi)：通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和微控制器。一般而言，通用處理器追求高性能，用于運(yùn)行通用軟件，配備完備、復(fù)雜的操作系統(tǒng)；嵌入式微處理器強(qiáng)調(diào)處理特定應(yīng)用問(wèn)題，用于運(yùn)行面向特定領(lǐng)域的專(zhuān)用程序，配備輕量級(jí)操作系統(tǒng)，如移動(dòng)電話(huà)、PDA（Personal Digital Assistant，個(gè)人數(shù)字助理）等電子設(shè)備；微控制器價(jià)位相對(duì)較低，在微處理器市場(chǎng)上需求量最大，主要用于汽車(chē)、空調(diào)、自動(dòng)機(jī)械等領(lǐng)域的自控設(shè)備。n通常所說(shuō)的微型計(jì)算機(jī)，其實(shí)特指的是以通用高性能微處理器為核心，配以存儲(chǔ)器和其他外設(shè)部件，并裝載完備的軟件系統(tǒng)的通用微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最
10、新1.1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo) n字長(zhǎng)字長(zhǎng)是指CPU能夠同時(shí)處理的比特（bit）數(shù)目。它直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度、功能和速度。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算精度越高，處理能力越強(qiáng)。目前微型機(jī)字長(zhǎng)有8位、16位、32位、64位。n主頻主頻即CPU的時(shí)鐘頻率（CPU Clock Speed），是CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率。一般稱(chēng)為CPU運(yùn)算時(shí)的工作頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)主頻。主頻越高，單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多。目前主流的微型機(jī)CPU主頻是3.0GHz、3.2GHz。n運(yùn)算速度由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行不同的運(yùn)算所需的時(shí)間不同，只能用等效速度或平均速度來(lái)衡量。一般以計(jì)算機(jī)單位時(shí)間
11、內(nèi)執(zhí)行的指令條數(shù)表示運(yùn)算速度。單位是MIPS（每秒百萬(wàn)條指令數(shù)）。n內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量是指內(nèi)存儲(chǔ)器中能夠存儲(chǔ)信息的總字節(jié)數(shù)，以KB、MB、GB為單位，反映了內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。內(nèi)存容量的大小直接影響計(jì)算機(jī)的整體性能。n存取周期存取周期是指對(duì)內(nèi)存進(jìn)行一次讀/寫(xiě)（取數(shù)據(jù)/存數(shù)據(jù)）訪(fǎng)問(wèn)操作所需的時(shí)間。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 最新1.1.4 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)n系統(tǒng)的兼容性系統(tǒng)的兼容性一般包括硬件的兼容、數(shù)據(jù)和文件的兼容、系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序的兼容、 硬件和軟件的兼容等。對(duì)于用戶(hù)而言，兼容性越好，則越便于硬件和軟件的維護(hù)和使用；對(duì)機(jī)器而言，更有利于機(jī)器的普及和推廣。n系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性系統(tǒng)的可靠性是
12、指系統(tǒng)在正常條件下不發(fā)生故障或失效的概率，一般用平均無(wú)故障時(shí)間來(lái)衡量。系統(tǒng)的可維護(hù)性指系統(tǒng)出了故障能否盡快恢復(fù)，一般用平均修復(fù)時(shí)間來(lái)衡量。n外設(shè)配置外設(shè)包括計(jì)算機(jī)的輸入和輸出設(shè)備，不同的外設(shè)配置將影響計(jì)算機(jī)性能的發(fā)揮。例如，顯示器有高、中、低分辨率之分，若使用分辨率較低的顯示器，將難以準(zhǔn)確還原顯示高質(zhì)量的圖片；硬盤(pán)的存儲(chǔ)量大小不同，選用低容量的硬盤(pán)，則系統(tǒng)就無(wú)法滿(mǎn)足大信息量的存儲(chǔ)需求。n軟件配置軟件配置包括操作系統(tǒng)、工具軟件、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、漢字軟件及其他各種應(yīng)用軟件等。計(jì)算機(jī)只有配備了必需的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，才能高效率地完成相關(guān)任務(wù)。n性能價(jià)格比性能一般指計(jì)算機(jī)的綜合性能，包括硬件、軟件等各方面；價(jià)格指購(gòu)買(mǎi)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格，包括硬件和軟件的價(jià)格。購(gòu)買(mǎi)時(shí)應(yīng)該從性能、價(jià)格兩方面來(lái)考慮。性能價(jià)格比越高越好。
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