微机原理-课件第章概述

课程安排与参考书目理论：50实验：14课程设计：2周TP313/97-5X86PC汇编语言、设计与接口(第五版)、Muhammad

AliMazidi等、电子工业、2011.1TP36/52180x86IBMPC及兼容计算机(卷Ⅰ和卷Ⅱ)：汇编语言、设计与接术(第4版)，MuhammadAliMazidi等、清华大学、2004.6TP36/364-3微型计算机技术及应用、戴梅萼、社、2003.8第1章概述80x86系列的概要历史计算机基础计算机的硬件和微型计算机的结构多

计算机1.1

x86系列结构的概要历史一、计算机发展1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机

ENIAC

（电子数据积分器）发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算机公司设计了世界上第一个微处理4004

，开创了一个全新的计算机1971年，In器

In时代In

第一块CPU

40044位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(Million

InstructionsPerSecond,每秒百万条指令),集成晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640

bytes,生产曰期1971年11月.第二代微处理机8085,8位主理器,主频5M,运算速度0.37MIPs,集成晶体管6,500个,3微米制造工艺,最大寻址内存64KB,生产曰期1976年第三代微处理机8086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月.Apple微型计算机Apple-IApple-IIIBM

PC系列机8088CPUIBM

PC机IBM

PC/XT机IBM

PC/AT机第四代微处理机80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度20~60MIPs,集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期

4月英特尔微处理器80386PentiumPentium

4第五代微处理机Celeron一代,主频266/300MHZ(266/300MHz

w/o

L2

cache,

Covington芯心(Klamathbased),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz

w/128kB

L2cache,

Mendocino(Deschutes-based),总线频率66MHz,0.25微米制造工艺,生产曰期1998年4月)Pentium

4Pentium

4 (478针),至今分为三种:Willamette(主频1.5G

起,FSB400MHZ,0.18

微米制造工艺),Northwood (

主频1.6G~3.0G,

FSB533MHZ,0.13微米制造工艺,

二级缓存512K),Prescott

(主频2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工艺,1M二级缓存,13条全新指令集SSE3),生产日期2001年7月.微处理器的发展In

4004In

8008Motorola

6800In

8086In

80286In

80386In

80486In

PentiumIn Pentium

IIIn Pentium

IIIIn Pentium

IVIn

8088CPU内核类型

LynnfieldCPU架构

Nehalem数量四热设计功耗(TDP)

130W内核电压

0.8-1.375V制作工艺

45纳米晶体管数目

7.31亿面积

263平方毫米CPU频率主频

2660MHz外频

133MHz倍频

20倍总线类型

4.8GT/sCPU插槽插槽类型

LGA

1366针脚数目

1366pinCPU缓存一级缓存

128KB二级缓存

1MB三级缓存

8MBCPU指令集指令集MMX,

SSE,SSE2,SSE3,

SSSE3,SSE4.1,

SSE4.2,

EM64TCPU技术超线程技术

支持

虚拟化技术

In

VT其他参数其他性能D0步进其他特点工作温度:<67.9℃支持 防护技术支持增强型英特尔SpeedStep

技术支持增强暂停状态(C1E功能)支持英特尔64位技术支持英特尔Turbo

Boost技术1.1.1

8086x86系列In

8088In

8086In

80186In

80286In

80386In

804868086有16位寄存器和16位外部数据总线，具有20位地址总线，可寻址1M字节地址空间。向后兼容1.1.2

8038632位处理器

32位寄存器 向后兼容支持多至4G字节的物理

器虚拟8086方式同时支持分段的 模式和“平面（flat）” 模式。用4K字节固定尺寸的页提供一种虚拟

管理方法，它比分段更为优越原始的16位指令用新的32位操作数和新的寻址方式得到增强，并提供了一些新的指令，包括那些位操作指令。1.1.3

80486In

486处理器把In

386处理器的指令译码和执行单元扩展为五个流水线段，增加了的并行执行能力，其中每个段（当需要时）与其它的并行操作最多可在不同段上同时执行五条指令。每个段以能在一个时钟周期内执行一条指令的方式工作，所以，In

486处理器能在每个时钟周期执行一条指令。80486的一个重大改进是在x86系列处理器的中引入了缓存。在上增加了一8K字节的一级缓存（cache），大大增加了每个时钟周期执行一条指令的百分比，包括操作数在一级cache中的

器 指令。In

486处理器也是第一次把x87

FPU（浮点处理单元）集成到处理器上并增加了新的引脚、位和指令，以支持更复杂和更强有力的系统（二级cache支持和多处理器支持）。直至In 486处理器这一代，In把设计以

源保存和别的系统功能加入至X86系列主流结构和In 486

SL增强的处理器中。这些特性是在In 386

SL和In 486SL处理器中开发的，是特别为快速增长的用电池操作的笔记本PC市场提供的。这些特性包括新的用 的中断脚触发的系统管理模式，允许复杂的系统管理特性（例如在PC内的各 系统的电源管理），透明地加至主操作系统和所有的应用程序中。停止时钟（Stop

Clock）和自动暂停电源下降（AutoHaltPowerdown）特性允许处理器在减慢的时钟速率下执行，以节省电源或关闭（保留状态），以进一步节省电源。1.1.4

奔腾（Pentium）In奔腾（Pentium）处理器增加了第二个执行流水线以达到量性能（两个已知的流水线u和v，一起工作能实现每个时钟执行两条指令）。上的一级cache也加倍了，8K字节用于代码，另8K字节用于数据。数据cache使用MESI协议，以支持更有效的回写方式，以及由In 486处理器使用的写通方式。加入的分支

和 上的分支表增加了循环结构中的性能。MESI

修改(Modified)，独占(Exclusive)，共享(Shared)，无效(Invalid):加入了扩展以使虚拟8086方式更有效，并像允许4K字节页一样允许4M字节页。主要的寄存器仍是32位，但数据通路是128和256位以加速数据传送，且猝发的外部数据总线已经增加至64位。增加了高级的可编程中断控制器（Advanced

Programmable

Interrupt

Controller（APIC））以支持多奔腾处理器系统，新的引脚和特殊的方式（双处理）设计以支持无连接的两个处理器系统。奔腾系列的最后一个处理器（具有MMX技术的奔腾处理器）把In

MMX技术引入IA-32结构。In MMX技术用单指令多数据（SIMD）执行方式在包含64位MMX寄存器中的包装的整型数据上执行并行计算。此技术在高级媒体、影像处理和数据压缩应用程序上极大地增强了IA-32处理器的性能。MultiMedia

eXtensionsSingle

Instruction

Multiple

Data1.1.5

P6系列处理器在1995年，In 引入了P6系列处理器。此处理器系列是基于新的

量微结构上的，它建立了新的性能标准。P6系列微结构设计的主要目的之一是在仍使用相同的0.6微米、四层金属BICMOS制造过程的情况下使处理器的性能明显地超过奔腾处理器，用与奔腾处理器同样的制造过程要提高性能只能在微结构上有实质上的改进。In Pentium

Pro处理器是基于P6微结构的第一个处理器。P6处理器系统随后的成员是In Pentium

II、In Pentium

IIXeon（至强）、In

Celeron（赛扬）、In Pentium

III和

In Pentium

III

Xeon（至强）处理器。1.1.6

奔腾IIIn PentiumII处理器把MMX技术加至P6系列处理器，并具有新的包装和若干硬件增强。处理器 包装在了SECC(SingleEdge

Contact

Cartridge)上，这使其更具有了灵活的母板结构。第一级数据和指令caches每个扩展至16K字节，支持二级cache的尺寸为256

K字节、512

K字节和1

M字节。Pentium

II

Xeon（至强）处理器组合In 处理器前一代的若干额外特性，例如4way、8way（最高）可伸缩性和运行在“全时钟速度”后沿总线上的2M字节二级cache，以满足中等和高性能服务器与工作站的要求。1.1.7

奔腾IIIPentium

III处理器引进流SIMD扩展（SSE）至X86系列结构。SSE扩展把由In

MMX引进的SIMD执行模式扩展为新的128位寄存器和能在包装的单精度浮点数上执行SIMD操作。Pentium

III

Xeon处理器用In的0.18µm处理技术的全速高级传送缓存（Advanced

Transfer

Cache）扩展了IA-32处理器的性能级。包括70条新的指令，提高了高级图像处理、3D、流式音频、音频合语音识别应用的性能1.1.8

In

Pentium4处理器In Pentium

4处理器是2000年推出的IA-32处理器，并是第一个基于In

NetBurst微结构的处理器。InNetBurst微结构是新的32bit微结构，它允许处理器能在比以前的IA-32处理器更高的时钟速度和性能等级上进行操作。InPentium

4处理器有以下高级特性：（1）InNetBurst微结构的第一个实现。快速的执行引擎。Hyper流水线技术。高级的动态执行。创新的新cache子系统。（2）流SIMD扩展2（SSE2）：—

用144条新指令扩展In

MMX技术和SSE扩展，它包括支持：128位SIMD整数算术操作。128位SIMD双精度浮点操作。Cache和

管理操作。进一步增强和加速了

、语音、加密、影像和

处理。（3）400

MHz

In

NetBurst微结构系统总线。提供每秒3.2

G字节的吞吐率（比Pentium

Ⅲ处理器

倍）。四倍100MHz可伸缩总线时钟，以达到400

MHz有效速度。分开的交易，深度流水线。128字节线具有64字节

。（4）与在In系统兼容。X86系列结构处理器上所写和运行的已存在的应用程序和操作1.1.9

In

超线程处理器In公司于2002年推出了具有超线程技术的IA-32列处理器。超线程（Hyper-Threading

HT）技术允许单个物理处理器用共享的执行资源并发地执行两个或多个分别的代码流（线程）。以提高X86系列处理器执行多线程操作系统与应用程序代码的性能。从体系结构上说，支持HT技术的IA-32处理器，在一个物理处理器核中由两个或多个逻辑处理器构成，每个逻辑处理器有它自己拥有的IA-32体系结构状态。每个逻辑处理器由全部的IA-32数据寄存器、段寄存器、控制寄存器与大部分的

MSR构成。支持HT技术（用两个逻辑处理器实现的）的IA-32处理器与传统的双处理器系统的比较。不像用两个或多个分别的IA-32物理处理器的传统的MP系统配置，在支持HT技术的IA-32处理器中的逻辑处理器共享物理处理器的 资源。这包括执行引擎和系统总线接口。在上电和初始化以后，每个逻辑处理器能独立地直接执行规定的线程、中断或暂停。HT技术由在单个 上提供两个或多个逻辑处理器支持在现代操作系统和高性能应用程序中找到的进程与线程级并行。以在每个时钟周期期间最大地使用执行单元。而提高了处理器的性能。1.1.10

In

双核技术处理器双核技术是在IA-32处理器系列中硬件多线程能力的另一种形式。双核技术由用在单个物理包中有两个分别的执行核心提供硬件多线程能力。因此，In

Pentium处理器

版在一个物理包中提供四个逻辑处理器（每个处理器核有两个逻辑处理器）。In Pentium

D处理器也以双核技术为特色。此处理器

核技术提供硬件多线程支持，但它不提供超线程技术。因此，In

PentiumD处理器在一个物理包中提供两个逻辑处理器，每个逻辑处理器拥有处理器核的执行资源。In 奔腾处理器 版中引入了In扩展的 器技术（In EM64T）对于增加线性地址空间至64位与支持物理地址空间至40位。此技术也引进了称为IA-32e模式的新的操作模式。AMD公司是x86系列处理器的另一重要供应商。它于

1969年成立。于1991年推出了AM386系列，1993年推出了AM486，1997年推出了AMD-K6（相当于具有

MMX技术的奔腾处理器），2001年推出了AMDAthlon(速龙)MP双处理器，2003年推出AMD速龙™

64FX处理器，具有64位的x86-64内核。双核、四核、8核……AMD处理器问题：1、80486CPU进行算术和逻辑运算时，可处理的信息的长度为(

)。1.2

计算机基础计算机的基本结构常用的名词术语和二进制编码指令程序和指令系统初级计算机简单程序举例寻址方式1.2.1

计算机的基本结构冯·诺依曼体系结构能把需要的程序和数据送至计算机中。（输入）必须具有长期

程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

（

）能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。（运算）能够根据需要控制程序

，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

（控制）能够按照要求将处理结果输出给用户。（输出）简单地讲，微型计算机系统的工作过程是取指令(代码)→分析指令(译码)→执行指令的不断循环的过程。计算机组成微型计算微型计算机系统硬件微型计算机（主机）设备别仪…)仪、…)DAC…)…)系统应用程序设计1.2.2

常用的名词术语和二进制编码位、字节、字及字长位(Bit)“位”是指一个二进制位。它是计算机中信息 的最小单位，一般用b表示。字节(Byte)“字节”是指相邻的8个二进制位。一般用B表示。(3)字(Word)和字长进行数据传递、处理的基本单位。的寄存器、运算装置、总线宽度相一“字”是计算机通常它与计算机致。一个字所包含的二进制位数称为字长。常见的微型计算机的字长有8位、16位、32位和64位。数的处理2.数字编码常用的数之间的关系(1)二进制、八进制、十六进制、十进制10011b

23O

13H(3)符号数、无符号数(2)-123的原码、补码、移码1911111011

10000101

00000101BCD码计算机中的数用二进制表示。计算机中的十进制数的每一位用若干位二进制表示，这就是二进制编码。即十进制数的二进制编码，简称二-十进制编码(BCD)。例：求十进制数876的BCD码876=

1000

0111

0110

BCD876=36CH

=

1101101100B，一切信息的存取，处理和传送都是以（

）1、在计算机形式进行。2、8位PC机中整数的有效范围是（效范围是（

）），16位PC机中整数的有3、十进制负数

–38的八位二进制补码是（

）4、在（ ）表示中，二进制数11111111B表示十进制数–1A、原码

B、反码

C、补码

D、BCD码5、运算器在执行两个用补码表示的整数加法时，判断其是否溢出的规则为(

)。A、两个整数相加，若最

（符号位）有进位，则一定发生溢出B、两个整数相加，若结果的符号位为0，则一定发生溢出C、两个整数相加，若结果的符号位为1，则一定发生溢出D、两个同号的整数相加，若结果的符号位与加数的符号位相反，则一定发生溢出假设机器中浮点数的表示格式如下：当尾数用补码，阶码（阶码基数为2，尾数以规格化数表示）用补码表示时，-123.625的表示形式为

(

)。假设机器中浮点数的表示格式如下：当尾数用原码，阶码（阶码基数为2，尾数以规格化数表示）用补码表示时，-123.625的表示形式为

(

)。假设机器中浮点数的表示格式如下：当尾数用原码，阶码（阶码基数为2，尾数以规格化数表示）用移码表示时，-123.625的表示形式为

(

)。(123.625)10

=

(1111011.1010)23.字符编码同样，字母、数字、符号等各种字符也必须按照特定的规则用二进制编码才能在计算机中表示。字符编码的方式很多，世界上最普遍采用的一种字符编码是ASCII码（信息交换标准码）。ASCII码用7位二进制编码，它有128种组合，可以表示128种字符。包括0～9，十个 数字字符，大、小写英文字母（72个），常用标点符号和各种控制字符。在计算机中用一个字节表示一个ASCII码字符，即在7位ASCII前最 置为0。30H-39H)是数字0-9的ASCII码，而01000001～01011010(即41H-5AH)是大写英文字母A-Z的ASCII码。0000010100111001011101110000NULDLESP0@P、p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB’7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，＜L\l¦1101CRGS—=M]m}1110SORS·>N↑n~1111SIUS/？OoDEL4.汉字编码用计算机处理汉字，每个汉字必须用代码表示。键盘输入汉字是输入汉字的外部码。外

部码必须转换为

码才能在计算机内进行

和处理。为了将汉字以点阵的形式输出，还要将

码转换为字形码。不同的汉字处理系统之间交换信息采用交换码。(1)

外部码汉字主要是从键盘输入，每个汉字对应一个外部码，外部码是计算机输入汉字的代码，是代表某一个汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的输入方法不同，同一个汉字的外部码可能不一样。(2)码汉字 码也称汉字内码或汉字机内码。在不同的汉字输入方案中，同一汉字的外部码不同，但同一汉字的码是惟一的。码通常是用其在汉字字库中的物理位置表示，可以用汉字在汉字字库中的序号或者用汉字在汉字字库中的位置表示。汉字在计算机中至少要用两个字节表示，在微型计算机中常用的是两字节汉字内码。(3)

交换码计算机之间或计算机与终端之间交换信息时，要求其间传送的汉字代码信息要完全一致。为此，国家根据汉字的常用程度定出了一级和二级汉字字符集，并规定了编码，这就是国标GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集基本集》，GB2312 80中汉字的编码即国标码。该标准编码字符集共收录汉字和图形符号7445个。(4)

输出码汉字输出码又称汉字字形码或汉字发生器的编码。众所周知，汉字无论字形有多少变化，也无论笔划有

多有少，都可以写在一个方块中；一个方块可以看作

m行n列的矩阵，称为点阵。一个m行n列的点阵共有

m×n个点。例如16×16点阵的汉字，共有256个点。每个点可以是黑点或者非黑点，凡是笔划经过的点用

黑点，于是利用点阵描绘出了汉字字形，汉字的点阵

字形在计算机中称为字模。000000011000000001H

80H000000011000000001H

80H000000011000000001H

80H000000011000000001H

80H0111111111111110 7FH

FEH0110000110000110 61H

86H0110000110000110 61H

86H0110000110000110 61H

86H0110000110000110 61H

86H0111111111111110 7FH

FEH0000000110000000 01H

80H0000000110000000 01H

80H0000000110000000 01H

80H0000000110000000 01H

80H0000000110000000 01H

80H0000000110000000 01H

80H每个汉字32字节汉字“中”的16×16点阵字模1.2.3

指令、程序和指令系统硬件指令系统程序指令翻译(

）执行源程序指令通常分成操作码(Opcode即operationcode)和操作数(Operand)两大部分。操作码表示计算机执行什么操作；操作数指明参加操作的数的本身或操作数所在的地址。机器码 助记符 高级语言程序1.2.4

初级计算机为简化，先用模型机分析计算机 结构

。CPU的结构ALU(Arithmetic

Logic

Unit)AL(Accumulator)(Register)BLDR(Data

Register)F(Flag)AR(AddressRegister)程序计数器指令寄存器IR(InstructionRegister)指令译

ID(InstructionDecoder)ProgrammableLogicArray器它由256个

单元组成，为了能区分不同的存储单元，对这些

单元分别编了号，用两位十六进制数表示，这就是它们的地址如00H、01H、02H、…、FFH等；而每一个单元可以存放8位二进制信息(通常也用两位十六进制数表示)，就是它们的内容。(1)

读操作若已知在

04

号

单元中，

存的内容为10000100即84H，若要把它读出至数据总线上，则要求CPU的地址寄存器先给出地址号04，然后通过地址总线送至

器，器对它进行译码，找到04号器中的地址译码单元；再要求CPU发出读的控制命令，于是04号单元的内容84H就出现在数据总线上，由它送至数据寄存器DR。(2)

写操作若要把数据寄存器中的内容26H写入到10号存储单元，则要求CPU的AR地址寄存器先给出地址10，通过地址总线(AB)送至器，经译码后找到10号单元；然后把DR数据寄存器中的内容26H经数据总线(DB)送给 器；且CPU发出写的控制命令，于是数据总线上的信息26H就可以写入到10号 单元中。信息写入后，在没有新的信息写入以前，该信息是一直保留的，而且的存储器的读出是非破坏性的，即信息读出后单元的内容不变。执行过程若程序已经存放在内存中，大部分8位机执行过程就是取指(取出指令)和执行（执行指令）这两个阶段的循环。机器从停机状态进入运行状态，要把第一条指令所在的地址赋给PC，然后就进入取指阶段。在取指阶段从内存中读出的内容必为指令，所以DR把它送至IR，然后由指令译译码，就知道此指令要执行什么操作，在取指阶段结束后就进入执行阶段。当一条指令执行完以后，就进入到了下一条指令的取指阶段，这样的循环一直进行到程序结束(遇到停机指令)。1.2.5

简单程序举例下面用动画形式演示如下指令的执行过程MOV

AL,7;1011

00000000

0111B0

07ADD

AL,

10;0000

01000000

101004

0AHLT

;1111

0100F41.2.6

寻址方式如何找操作数？在上例中，操作数就包含在指令中，但是更一般的情况是操作数在器中的某一单元，例如操作数是前面操作的中间结果。上例中的和是放在累加器中，但若还要进行别的运算，则必须把和放到

器中暂时存放。于是就存在一个如何寻找操作数的问题，这就是寻址方式。1.

立即寻址(Immediate

Addressing)上例中的操作数就包含在指令中，这种规定操作数的方式，称为立即寻址。指令中的操作数称为立即数。MOV AL

,09H2.

寄存器寻址(Register

Addressing)若操作数在某一寄存器中，这种寻址方式就称为寄存器寻址。MOV AL

,

BL3.

直接寻址(Direct

Addressing)在这种寻址方式中，指令的操作数字段不是操作数本身，而是操作数所在的地址，它是把地址所指的单元的内容送至累加器AL。由于在这种寻址方式中，指令中包含操作数的直接地址，故称为直接寻址。MOV AL,

[80]4.

寄存器间接寻址(Register

Indirect

Addressing)这种寻址方式与寄存器寻址方式不同，它不是把寄存器

BL中的内容作为操作数送AL，而是把BL中的内容作为操作数的地址，把此地址所指的内存单元的内容送AL。在这种寻址方式，操作数的地址并不直接在指令中，而是在某一个寄存器中，故称为间接寻址。MOV AL,

[BL]1.2.7

分支在程序执行时，往往会产生许多条件，要按条件执行不同的操作。也有许多操作要重复执行。于是程序直线执行的情况很少， 根据条件执行分支或循环。这就需要有分支和循环指令。1.无条件转移(Unconditional

Jump)无条件转移的指令的格式为：JMP

n这条指令的功能是把n赋给PC，于是程序就无条件地转移到地址n开始的程序段去。2.

条件转移(Conditional

Jump)程序中 的情况是：

要根据上面的指令运行的结果，判断它是否满足一定的条件，若满足则转移，不满足则顺序继续执行。为确定是否满足条件，机器中为此设立了一些判断条件的标志。主要的标志有：Z

(Zero)标志——零标志。若指令的运行结果为零(即8位全为0)则Z=1；否则Z=0。C

(Carry)标志——进位标志。若在加法运算时最(bit7)向前有进位，或在减法运算时最 向前有借位，则C=1；否则C=0。S

(Sign)标示——符号标志。若运算的结果为负(bit7=1)，则S=1；否则S=0。3.

算术和逻辑运算指令算术指令有加法和减法指令；逻辑运算是指两个操作数按位进行指定的逻辑操作。“与”运算即凡是与0进行逻辑“与”运算的位结果为0，而与1进行“与运算的位结果不变。所以，可用逻辑“与” 掉一些位(即使一些位为0)，保留一些位。“或”运算凡是与0进行逻辑“或”运算的位结果维持不变，而与1进行

“或”运算的结果为1。所以，可用逻辑“或”使某些位置“1”。“异或”运算两个相同的位“异或”的结果为0，否则为1。故利用对同一个数做“异或”运算，可对操作数清0；也可利用”异或”运算来检验两个操作数是否相同。1.3

计算机的硬件和

★上述的计算机的基本结构构成了计算机的硬件。但是要计算机正确地运行以解决各种问题，必须给它编制各种程序。为了运行、管理和维修计算机所编制的各种程序的总和就称为。的种类很多，各种发展的目的都是为了扩大计算机的功能和方便用户，使用户编制解决用户的各种问题的源程序更为方便、简单和可靠。1.3.1

系统在计算机发展的初期，人们是用机器指令码(二进制编码)来编写程序的，这就称为机器语言。用助记符代替操作码，用符号来代替地址，这就是汇编语言阶段。但用汇编语言写的源程序在机器中还必须经过翻译，变成用机器码表示的程序(称为目标程序——ObjectProgram)，机器才能识别和执行。能执行这样的功能的程序就称为汇编程序(Assembler)。为更便于用户编写程序，开发了各种高级语言。高级语言易于理解、学习和掌握；用户用高级语言编写程序也就方便多了，大大减少了工作量。但是在计算机执行时，仍必须把用高级语言编写的源程序翻译成用机器指令表示的目标程序才能执行，这样就需要有各种解释程序(Interpreter)。随着计算机本身的发展(更快速，容量更大)，以及计算机应用的普及和推广，计算机的操作也就由手工操作方式(用户直接通过控制台操作运行机器)，过渡到多道程序成批地在计算机中自动运行方式，于是就出现了控制计算机中的所有资源(CPU、 器、输入输出设备以及计算机中的各种 )，使多道程序能成批地自动运行，并且充分发挥各种资源的最大效能的操作系统(Operating

System)。这些为了使用和管理计算机由机器的设计者提供的 ，统称为系统 。系统 包括：(1)各种语言和它们的汇编或解释、编译程序；(2)机器的故障检查和管理程序(Monitor)、调试程序(Debug)、程序；程序库。为了扩大计算机的功能，便于用户使用，机器中设置了各种标准子程序，这些子程序的总和就形成了程序库；操作系统。1.3.2

应用用户利用计算机以及计算机所提供的各种系统，编制解决用户各种实际问题的程序，这些程序就称为应用。应用也可以逐步标准化、模块化、逐步形成了解决各种典型问题的应用程序的组合，称为包(Package)。1.3.3

支撑支撑 又称支持 ，如数据库管理系统等。为了便于用户根据需要建立自己的数据库，询问、显示、修改数据库的内容，输出打印各种表格等，这就建立了数据库管理系统(Data

Base

Management

System)、报表、字处理等支撑软件。带、卡片、磁盘、磁带等，故统称为计算机的上述各种形式的程序，它们 在各种 介质中，例如纸。总之，计算机的硬件建立了计算机应用的物质基础；而各种则扩大了计算机的功能，扩大了它的应用范围，以及便于用户使用。硬件与 的结合才形成一个完整的计算机系统。1.4

微型计算机的结构运算器与控制器是系统的器控制器即CPU集成在一个，称为CPU。把整个运算上的CPU，称之为微处理器(Micro

Processor)。CPU本身还不是一个微型计算机，而只是微型计算机的一部分。只有与适当容量的 器、输入输出设备的接口电路以及必要的输入输出设备结合在一起，才是一台微型计算机(MicroComputer)，或称为微型计算机系统(Micro

Computer

System)。1.4.1

微型计算机的外部结构在微型计算机系统中，外部信息的传送是通过总线进行的。大部分微型计算机有三组总线：地址总线(Address

Bus)、数据总线(Data

Bus)和控制总线(Control

Bus)。地址总线：通常为32位，因此，可寻址的内存单元为232=4GB。I/O接口也是通过地址总线来寻址的，它可以寻址64K(216)个外设端口。器和CPU与I/O接口之间的数据总线：目前常用的为32位。数据在CPU与传送是双向的，故数据总线为双向总线。控制总线：它传送各种控制信号，有的是CPU到器和外设接口的控制信号，例如

器请求MREQ#，I/O请求IORQ，读信号RD#，写信号WR#等；有的