第1章計算機系統概論1.1計算機的發(fā)展簡史1.2計算機的分類和應用1.3計算機系統1.4微機系統的性能指標習題

計算機是一種能夠自動、高速、精確地進行信息處理的電子設備，是一種幫助人類從事腦力勞動(記憶、計算、分析、判斷、設計、學習等)的工具。在程序的控制下計算機能快速、高效地自動完成信息的處理、加工、存儲或傳送。計算機也被稱為電腦，是20世紀最偉大的發(fā)明之一。有人曾說汽車的發(fā)明是人類腳的功能的延伸，望遠鏡的發(fā)明是人類眼的功能的延伸，那么計算機的出現就是人類大腦的功能的延伸。1.1計算機的發(fā)展簡史世界上第一臺計算機ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)于1946年在美國賓夕法尼亞大學誕生。60多年來，計算機經歷了多代的發(fā)展，各代的劃分主要依據半導體技術水平，并以明顯的硬件和軟件技術為標志。具體如下：第一代：1945～1956年，計算機的邏輯元件采用電子管，使用磁鼓存儲器；用機器語言和匯編語言編程。第二代：1957～1963年，計算機的邏輯元件采用晶體管，使用磁芯存儲器；用匯編語言、高級語言編程，出現了監(jiān)控程序。第三代：1964～1970年，計算機的邏輯元件采用集成電路，使用磁芯存儲器；進入結構化程序設計階段，操作系統有了很大發(fā)展。第四代：1971年以后，計算機的邏輯元件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，使用半導體存儲器；操作系統更加完善，應用軟件的地位越來越重要。

1971年，世界上第一個微處理器芯片(CPU)—Intel4004在美國Intel公司誕生，標志著計算機開始進入微型化時代。

1972年，Intel公司又推出8位微處理器Intel8008。到了1978年，Intel公司推出了16位處理器Intel8086，首次采用了流水線技術，內部和外部數據線都是16位，地址線為20位，可直接訪問1MB內存單元。1985年，Intel公司生產出了32位處理器Intel80386，數據線及地址線都是32位，可直接訪問4GB內存，并支持分頁機制。

2003年，AMD公司率先推出了64位微處理器Athlon64，該微處理器的推出使AMD公司在個人計算機處理器的競爭中首次領先于Intel公司。Athlon64處理器既可確保當前的32位應用程序能夠發(fā)揮出卓越的性能，也可支持下一代的64位應用程序。64位微處理器的誕生，標志著計算技術邁進了一個新的時代。計算機的微處理器經歷了4位、8位、16位、32位和64位等幾個階段的發(fā)展，芯片的集成度和速度都有很大的提高，而CPU的價格卻不斷地下降。微型計算機發(fā)展迅猛，使工程工作站和個人計算機(PC)已廣泛應用于社會生活的各個領域，如今的計算機，不論在體積、重量、速度還是存儲容量等方面與當初的計算機都已不可同日而語。當年那臺龐大、笨重的機器，已演變成了輕巧、便攜的設備。計算機也由當初只能用于數據計算到現在滲透在人們的日常生活中，廣泛地應用于數值計算、信息處理、實時控制、計算機輔助工程、人工智能等方面。

20世紀80年代初，發(fā)達國家開始研制第五代計算機。第五代計算機是智能計算機，采用超大規(guī)模集成電路，生產工藝更加完善，擁有高密度、高速度處理機和存儲器芯片。它可以進行大規(guī)模并行處理，采用可擴展的和允許時延的系統結構，能識別自然語言(文字、語音)、圖形、圖像，能進行思維、聯想、推理，并得出結論，能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。第五代計算機的研究過程并不順利，所以至今還沒有哪一臺計算機被宣稱是第五代計算機。半導體存儲器是計算機的另一個重要部件，自1970年研制出第一個存儲芯片以來，隨著半導體存儲器價格的下降及位密度的提高，存儲芯片的容量經歷了從小容量到大容量的若干個發(fā)展階段，每一個新的階段存儲容量都比過去提高了，而價格和訪問時間卻有所下降。隨著計算機硬件的快速發(fā)展，計算機系統結構也有很大的改進，有許多成功并有重大影響的技術，包括以下幾個方面：

(1)計算機系統結構從基于串行執(zhí)行指令改變?yōu)榛诓⑿袌?zhí)行指令，出現了向量計算機、并行計算機、多處理機等。

(2)硬件子系統與操作系統和數據庫管理系統軟件相適應，出現了面向操作系統的計算機和面向數據庫的計算機等。

(3)為了適應特定應用環(huán)境而出現了一些專用計算機，如過程控制計算機等。

(4)隨著計算機系統功能分散化、專業(yè)化，出現了各種功能的分布式計算機。除此之外，還出現了容錯計算機、智能計算機、數據流計算機和歸約機等。計算機的未來正向著巨型化、網絡化、智能化、多媒體化方向發(fā)展。在計算機硬件發(fā)展的同時軟件也在興起。計算機剛問世時，尚未有“軟件”的概念，隨著計算機的發(fā)展及應用范圍的擴大，逐漸形成了軟件系統。軟件在發(fā)揮計算機的作用、推廣計算機的應用、改進計算機的設計以及簡化計算機的操作等方面，起了決定性的作用。系統軟件不斷完善、升級，操作系統自動地管理計算機系統中各個設備以及多個程序的高效運行，使計算機從只供專家使用轉為面向大眾，這也是是第三代計算機時期的重大成就。我國計算機的研發(fā)起步略晚，從1953年開始進行計算機研究。下面是我國計算機研究所取得的一些成果：

1958年，中科院計算所成功研制出小型電子管通用計算機—103機，這是我國第一臺電子計算機；

1964年，我國小規(guī)模集成電路研制成功；

1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機—320機，該機在兩彈試驗中發(fā)揮了重要的作用；

1971年，誕生了中國第一臺集成電路計算機TQ?—16；

1983年，國防科技大學成功研制出運算速度上億次每秒的銀河—Ⅰ巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑；

1995年，曙光公司推出了國內第一臺具有大規(guī)模并行處理機(MPP)結構的并行機曙光1000；

1999年，國家并行計算機工程技術研究中心研制出神威Ⅰ計算機，并在國家氣象中心投入運行；

2001年，中科院計算所成功研制出我國第一款通用CPU—“龍芯”芯片；

2005年，科技部、中科院和信息產業(yè)部聯合發(fā)布了龍芯2號芯片。1.2計算機的分類和應用

1.2.1計算機的分類電子計算機從總體上來說分為兩大類。一類是電子模擬計算機。模擬計算機的數據由連續(xù)量表示，運算過程也是連續(xù)的。模擬計算機用電壓表示數據，精度低，數據存儲量小，沒有邏輯判斷能力。由于電子模擬計算機的精度和解題能力都有限，所以應用范圍較小。另一類是電子數字計算機。數字計算機的數據用二進制數表示。數字計算機的主要特點是用數字計數，按位運算，可以用程序控制，精度高，數據存儲量大，有較強的邏輯判斷能力。通常所說的計算機就是指數字計算機。數字計算機又可進一步分為專用計算機和通用計算機。專用和通用是根據計算機的效率、速度、價格、運行的經濟性和適應性來劃分的。專用機是最有效、最經濟和最快速的計算機，但是它的適應性很差。通用計算機適應范圍很大，但是犧牲了效率、速度和經濟性。通用計算機又可分為巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機五類，它們的區(qū)別在于指令系統規(guī)模、性能指標、存儲容量、體積、簡易性、功率損耗和機器價格不同。

1.巨型機巨型機是為氣象預報、國防工程、核物理研究等專門設計的具有極高運算速度和很大容量的計算機。著名的巨型機有1983年研制成功的CrayX-MP多處理機巨型機，向量運算速度達4億次每秒。近年來，以微處理器為陣列結構的巨型機(常稱為微巨型機)得到了發(fā)展。我國自行研制的銀河—Ⅰ、銀河—Ⅱ、曙光型機也屬于巨型機范疇。

2.大、中型機大、中型機在計算機工業(yè)中占有很重要的地位，很多新的系統結構技術都是首先在大、中型機上被采用。

3.小型機小型機具有規(guī)模小，結構簡單，設計試制周期短，便于及時采用先進技術和工藝，硬、軟件成本低等優(yōu)點，加上容易操作、容易維護和可靠性高等特點，使得管理機器和編制程序都比較簡單，曾在20世紀70年代被普遍采用。其中DEC公司的PDP-11系列和VAX-11系列曾在我國高校、銀行、企事業(yè)單位中廣泛應用。近年來，用作網絡服務器的小型機正在國內興起。小型機的出現打開了在控制領域應用計算機的局面，許多大型分析儀器、測量儀器、醫(yī)療儀器使用小型機進行數據采集、整理、分析、計算等。應用在工業(yè)生產領域的計算機，除了能進行上述工作外還可進行自動控制。

4.微型機微型機的出現與發(fā)展，掀起了計算機大普及的浪潮。按微處理器、存儲器、I/O接口和總線裝配的情況可以將微型機分為多板機、單板機和單片機。

1)多板機微機各組成部分裝配在多個印制電路板上的微型計算機稱為多板機，如PC機(臺式、便攜式、手持式)。

2)單板機微機各組成部分裝配在一個印制電路板上的微型計算機稱為單板機，它主要用于教學、實驗等。

3)單片機微機各組成部分集成在一個超大規(guī)模的芯片上的微型計算機稱為單片微型計算機，簡稱單片機。單片機廣泛用于測控系統、儀器儀表、工業(yè)控制、通信設備、家用電器、嵌入式系統等。

1.2.2計算機的應用隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，計算機的應用范圍在不斷地擴大，從國民經濟各部門到個人家庭生活，從軍事部門到民用部門，從科學教育到文化藝術，從生產領域到消費娛樂，小到電子手表、兒童玩具，大到衛(wèi)星、導彈的發(fā)射，計算機已經滲透到國民經濟的各個部門，是否使用計算機已經成為各單位或部門技術應用水平高低的重要標志。下面從幾個主要方面簡述計算機的應用領域。

1.科學計算科學計算是計算機應用最早且應用得較廣泛的領域。例如數學、化學、原子能物理學、天文學、地球物理學、生物學等基礎科學的研究，以及航天飛行、飛機設計、橋梁設計、水力發(fā)電、地質找礦等方面的大量計算都要用到計算機。例如導彈或衛(wèi)星的發(fā)射，必須精確地計算其運行軌道和目標，只有采用高速計算機才能實現；24小時天氣預報，用手搖計算器進行計算需要幾個星期，改用高速計算機則只需要幾個小時或更短時間；生命科學中為測定胰島素的晶體結構，需要進行大量、高精度的復雜運算，只有采用高速計算機才能完成。

2.數據處理

計算機發(fā)展初期，它僅僅用于數值計算。但是后來應用范圍逐漸發(fā)展到非數值計算領域，可用來處理文字、表格、圖像、聲音等各類問題。現在計算機用于信息處理的范圍相當廣泛，如銀行賬務、股市信息、圖書情報檢索、民航售票系統、管理人事檔案等。

3.計算機控制在現代化工廠里，計算機普遍用于生產過程的自動控制，對于減輕工人的勞動強度，改善工人的工作環(huán)境，提高產品質量和生產效率能起到很好的作用。一般來說是計算機根據給定的數據實時地對生產過程實現自動化控制，因此又被稱做“過程控制”。用于生產過程自動控制的計算機，一般都是實時控制，它們對計算機的速度要求不高，但對可靠性要求很高。用于控制的計算機，其輸入信息往往是電壓、溫度、機械位置等模擬量，要先將它們轉換成數字量，然后計算機才能進行處理或計算。當從被控制對象測量到的信息是溫度、位置等非電量時，要將它們轉換成電量，然后再轉換成數字量。如何測量，用什么儀表測量也是一個很重要的問題。計算機的處理結果是數字量，一般要將它們轉換成模擬量去控制對象。

4.計算機輔助設計/計算機輔助制造(CAD/CAM)由于計算機有快速的數值計算、強大的數據處理以及模擬的能力，因而目前在飛機、船舶、光學儀器、超大規(guī)模集成電路等的設計制造過程中，CAD/CAM占據著越來越重要的地位。在超大規(guī)模集成電路的設計和生產過程中，要經過設計制圖、照相制版、光刻、擴散、內部連接等多道復雜工序，是人工難以完成的。使用計算機輔助設計，可以使設計達到自動化或半自動化的程度，從而減輕人的勞動強度并提高設計質量。近年來，伴隨著CAD技術的推廣，計算機輔助設計出現了許多新的分支。例如，計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)、計算機輔助教學(CAI)等均屬于計算機輔助設計的范疇。

5.人工智能人類的許多腦力勞動，諸如證明數學定理、進行常識性推理、理解自然語言、診斷疾病、下棋游戲、破譯密碼等都需要“智能”。人工智能是將人腦進行演繹推理的思維過程、規(guī)則和所采取的策略、技巧等編成計算機程序，在計算機中存儲一些公理和推理規(guī)則，然后讓機器去自動探索解題的方法，所以這種程序不同于計算機的一般應用程序。人工智能的研究課題是多種多樣的，諸如計算機學習、計算機證明、景物分析、模擬人的思維過程、機器人等等，內容廣泛。智能機器人是人工智能各種研究課題的綜合產物，有感知和理解周圍環(huán)境、進行推理和操縱工具的能力，并能通過學習適應周圍環(huán)境，完成某種動作。在不允許人進入的場所(如高溫、有放射性物質等)使用機器人有特殊的意義。1.3計?算?機?系?統計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。硬件是指計算機的實體部分，由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機設備的實物組成，如主機、外設等。計算機的硬件是計算機的物質基礎。軟件是看不見摸不著的，是人們事先編制成的具有各種特殊功能的程序。通常把這些程序寄存于各類媒體中，如RAM、ROM、磁盤、光盤等。軟件是發(fā)揮計算機功能，使計算機能正常工作的程序。沒有軟件的計算機稱為“裸機”。一臺計算機性能的好壞，取決于軟硬件功能的總和。1.3.1計算機硬件盡管計算機硬件發(fā)展很快，但不管是微型計算機還是巨型機、大型機、中型機、小型機，在系統結構和工作原理上并沒有本質的區(qū)別，都是依據美籍匈牙利數學家馮·諾依曼(JohaanVonNeumann，1903～1957)提出的“存儲程序”的原理進行工作，即將由指令組成的程序和指令操作的數據以二進制形式存儲在存儲器里，通過使計算機自動從存儲器中取出程序執(zhí)行，完成程序賦予的功能。馮·諾依曼體系計算機的特點如下：

(1)計算機由運算器、存儲器、控制器和輸入設備、輸出設備五大部件組成。

(2)指令和數據都用二進制代碼表示。

(3)指令和數據都以同等地位存放于存儲器內，并可按地址尋訪。

(4)指令是由操作碼和地址碼組成的，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示操作數所在存儲器中的位置。

(5)機器以運算器為核心，輸入、輸出設備與存儲器的數據傳送均通過運算器。根據馮·諾依曼體系的思想，計算機的硬件由輸入設備、輸出設備、運算器、存儲器和控制器五部分組成。計算機硬件組成框圖如圖1-1所示。圖1-1計算機硬件系統基本組成框圖

1.存儲器

存儲器是計算機的記憶裝置，主要功能是存放程序和數據。程序是計算機操作的依據，數據是計算和操作的對象。存儲器是計算機能夠實現“存儲程序控制”的基礎。衡量存儲器的三個指標是存儲容量、存儲速度和單位價格。存儲器所有存儲單元的總和稱為存儲器的存儲容量，通常用KB、MB、GB來表示，存儲容量越大，表示計算機記憶儲存的信息就越多。向存儲單元存入或從存儲單元取出信息，都稱為訪問存儲器。可以直接與控制器交換信息的存儲器稱為內存儲器，它是半導體存儲器，存儲容量有限，因此計算機中又配備了存儲容量更大的磁盤存儲器和光盤存儲器，稱為外存儲器。

2.運算器運算器又稱為算術邏輯運算單元(ArithmeticandLogicalUnit，ALU)，是對信息或數據進行處理和運算的部件，經常進行的是算術運算和邏輯運算，所以運算器的核心是加法器。運算器中還有若干個通用寄存器，用來暫存操作數，并存放運算結果。寄存器的存取速度比存儲器的存取速度快得多。由于二進制數運算規(guī)律簡單，在電子器件中比較容易實現，因此，在電子數字計算機中廣泛采用二進制數。二進制數和十進制數一樣，在運算中，當數的位數越多時，計算的精度就越高。從理論上講，數的位數可以任意多。但是位數越多，所需的電子器件也越多，因此目前計算機的運算器長度一般是8位、16位、32位或64位。

3.控制器控制器主要用來實現計算機本身運行過程的自動化，是全機的指揮中心，它使計算機各部件自動協調地工作?？刂破鞴ぷ鞯膶嵸|就是解釋程序，它每次從存儲器讀取一條指令，經過分析譯碼，產生一串操作命令，發(fā)向各個部件，控制各部件動作，使整個機器連續(xù)地、有條不紊地運行。計算機中有兩股信息在流動。一股是控制信息，即操作命令，其發(fā)源地是控制器，它分散流向各大部件；另一股是數據信息，它受控制信息的控制，從一個部件流向另一個部件，邊流動邊被加工處理。

4.輸入設備輸入設備的任務是把人們編好的程序和原始數據送到計算機中，并且把它們轉換成計算機內部所能識別和接受的信息方式。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、數碼相機等。

5.輸出設備輸出設備的任務是將計算機的處理結果送出計算機，輸出信息的形式有字符、文字、圖形、圖像、聲音等。常用的輸出設備有打印機、顯示器、繪圖儀等。外存儲器也屬于外部設備，既可以作為輸入設備，也可以作為輸出設備。常見的外存儲器有硬盤、軟盤和光盤。1.3.2微型計算機的硬件組成

CPU由運算器與控制器組成，CPU和主存儲器通常組裝在一個主板上，合稱主機。微型計算機的硬件組成部分主要有微處理器(CPU)、存儲器、I/O設備和系統總線。計算機的各個部件是通過總線連接的。總線分為數據總線(DataBus，DB)、控制總線(ControlBus，CB)和地址總線(AddressBus，AB)，如圖1-2所示。在微機中，各功能部件之間通過系統總線相連，這使得各個部件之間的相互關系變?yōu)槊嫦蛳到y總線的單一關系。一個部件只要滿足總線標準，就可以連接到采用這種總線標準的系統中。圖1-2微型計算機的結構1.3.3計算機軟件軟件是計算機程序、方法、規(guī)則、相關的文檔以及在計算機上運行它時所必需的數據。一般來說，軟件是所有程序和數據結構的總稱。計算機系統中，軟件和硬件一樣都是系統必不可少的組成部分，它是用戶與計算機硬件之間的橋梁。

1.軟件的作用軟件的主要作用如下：

(1)對計算機硬件資源進行控制與管理。

(2)在硬件提供的基本功能的基礎上擴大計算機的功能。

(3)向用戶提供盡可能方便靈活的計算機操作使用界面。

(4)提供計算機軟件的開發(fā)工具和環(huán)境，提供對計算機本身進行調試維護和診斷等所需要的工具。

(5)為用戶完成特定的信息處理任務。

2.軟件的組成軟件是使用某種語言編寫的、可完成各種功能的程序。軟件分為系統軟件和應用軟件兩大類，見圖1-3。

1)系統軟件系統軟件是指管理、監(jiān)控和維護計算機資源(包括硬件和軟件)的軟件，主要包括用來管理機器的操作系統、各種程序設計語言及其解釋和編譯程序、匯編程序、數據庫管理系統，以及系統調試程序、故障診斷程序和錯誤檢測程序等。它們是由系統程序員編寫的，一般不允許修改，可固定存放在計算機內的只讀存儲器中，或者存放在外部存儲器中，需要時調入機器的內存儲器中執(zhí)行。圖1-3軟件的組成

(1)操作系統(OperatingSystem，OS)。操作系統的功能就是控制和管理計算機系統的全部硬件資源、軟件資源及數據資源，使計算機系統的所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便、有效、友善的服務界面。操作系統是最低層的系統軟件，它是對硬件系統功能的首次擴充。目前比較流行的操作系統有UNIX操作系統、Windows操作系統和Linux操作系統。

(2)語言處理程序。語言處理就是將源程序轉換成機器語言的形式，以使計算機能夠運行。這一轉換是由翻譯程序來完成的，翻譯程序除了要完成語言間的轉換外，還要進行語法、語義等方面的檢查。翻譯程序統稱為語言處理程序，不同語言的源程序，對應有不同的語言處理程序。語言處理程序共有三種：匯編程序、編譯程序和解釋程序。①匯編程序。匯編程序把用匯編語言編寫的程序(源程序)翻譯成機器語言程序(目標程序)，這一翻譯過程稱為匯編。②編譯程序。編譯程序是把用高級語言編寫的程序(源程序)翻譯成機器語言程序(目標程序)，這一翻譯過程稱為編譯。③解釋程序。解釋程序是邊掃描邊翻譯邊執(zhí)行的翻譯程序，解釋過程不產生目標程序。解釋程序將源程序一句一句讀入，對每個語句進行分析和解釋，有錯誤隨時通知用戶，無錯誤就按照解釋結果執(zhí)行所要求的操作。每次運行程序都要求源程序與解釋程序參加。

(3)服務支撐程序。服務支撐程序(亦稱工具軟件或支撐軟件)擴大了機器的功能，一般包括診斷程序、調試程序、編輯程序、鏈接程序等。

(4)數據庫管理程序。數據庫管理程序(亦稱數據庫管理系統)是管理數據庫的工具。所謂數據庫，就是能實現有組織地、動態(tài)地存儲大量相關數據，方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件資源組成的系統。數據庫系統是20世紀60年代后期才產生并發(fā)展起來的，它是計算機科學中發(fā)展最快的領域之一，主要面向解決數據處理的非數值計算問題，目前主要用于檔案管理、財務管理、圖書資料管理及倉庫管理等方面的數據處理。這類數據的特點是數據量大，數據處理的主要內容為數據的存儲、查詢、修改、排序、分類、統計等。數據庫技術是針對這類數據的處理而產生、發(fā)展起來的，至今仍在不斷地發(fā)展、完善。目前比較流行的面向對象的數據庫管理系統有ORACLE、SYBASE等。

2)應用軟件應用軟件是指計算機用戶利用計算機及其提供的系統軟件，為解決某種應用問題而使用各種語言編制的計算機程序。它是一種面向具體問題和具體用戶的軟件，是具有一定功能并滿足一定要求的應用程序的組合。由于計算機的應用已經滲透到各個領域，所以應用軟件也是多種多樣的，例如科學計算、工程設計、文字處理、輔助教學、游戲等方面的程序。常見的應用軟件有：文字處理軟件(WPS，Word)、電子表格軟件(Excel)、圖形圖像處理軟件(Paintbrush，Photoshop，AutoCAD，CorelDraw)、網絡通信軟件(Outlook，Mail)、簡報軟件(Powerpoint)、統計軟件等。

3)程序設計語言程序設計語言就是用戶用來編寫程序的語言，它是人與計算機之間交換信息的工具。程序設計語言是軟件系統重要的組成部分，一般可分為機器語言、匯編語言和高級語言3類。

(1)機器語言。機器語言是計算機硬件唯一可以直接識別的最低級的語言，是不需要翻譯直接供機器使用的程序設計語言，因此其執(zhí)行速度最快，能充分發(fā)揮計算機的速度性能。機器語言中的每一條語句(機器指令)都是二進制形式的指令代碼，它由操作碼的二進制編碼和操作數的二進制編碼組成，這些代碼隨CPU型號的不同而不同。使用機器語言編程，要求程序員不僅要了解機器的硬件結構，而且要掌握各條機器指令的二進制編碼格式，這是很困難的，所以通常不用機器語言編寫程序。

(2)匯編語言。匯編語言是一種面向機器的程序設計語言，它是為特定的計算機或計算機系列而設計的。匯編語言采用助記符號表示機器語言中的指令和數據，即用助記符號代替了二進制形式的機器指令。每條匯編語言的指令對應一條機器語言的代碼，不同型號的計算機系統一般有不同的匯編語言，要求程序員對機器硬件有一定的了解。匯編語言的優(yōu)點是執(zhí)行速度快，因此多用于實時控制。機器語言和匯編語言都屬于低級語言，對機器有極強的依賴性，不同計算機間的低級語言是不能通用的。

(3)高級語言。機器語言和匯編語言都是面向機器的語言，一般稱為低級語言。由于它們對機器的依賴性大、程序的通用性差，而且要求程序員必須了解計算機硬件的細節(jié)，因此它們只適合計算機專業(yè)人員。從20世紀50年代中期開始，逐步發(fā)展了面向問題的程序設計語言，稱為高級語言。高級語言與具體的計算機硬件無關，其表達方式接近被描述的問題，接近于自然語言和教學表達式，易于被人們接受和掌握。完全不了解計算機硬件的人，也可以使用高級語言來編寫可執(zhí)行的源程序。當前，計算機高級語言已有百余種，得到廣泛應用的有十幾種。每種高級語言都有最適合的應用領域。高級語言現已發(fā)展為面向對象的高級語言，如C#、Java等。但是，任何用高級語言編寫的程序(源程序)都要通過編譯程序翻譯成機器語言程序(目標程序)后才能被計算機執(zhí)行，或者通過解釋程序邊解釋邊執(zhí)行。與低級語言相比，用高級語言編寫的程序其執(zhí)行的時間和空間效率要差一些。

3.軟件的發(fā)展早期的計算機中是直接用機器語言來編寫程序的，用這種方式編寫的程序可以直接被計算機執(zhí)行。由于機器語言難學難記，一般的人無法使用，所以為了編寫程序方便和提高機器的使用效率，人們改用一種符號語言來編寫程序，這就是所謂的匯編語言。符號語言簡單直觀、便于記憶，比二進制數表示的機器語言方便了許多。但符號語言還是一種低級的語言，仍然必須面向具體的機器。用某種匯編語言編寫的程序不能在其他機器上運行，因此還是很不方便，為了進一步實現程序自動化和便于程序交流，使不熟悉具體計算機的人也能很方便地使用計算機，人們又創(chuàng)造了各種高級語言。為了把計算機的硬件和軟件聯系起來，需要一個稱為操作系統的程序。它是隨著計算機硬件和軟件不斷發(fā)展而逐漸形成的一套軟件系統，用來管理計算機資源(如處理器、內存、外部設備和各種編譯、應用程序)和自動調度用戶的作業(yè)程序，而使多個用戶能有效地共用一套計算機系統。操作系統的出現，使計算機的使用效率成倍地提高，并且為用戶提供了方便的使用手段和令人滿意的服務質量。根據不同使用環(huán)境要求，操作系統目前大致分為批處理操作系統、分時操作系統、網絡操作系統、實時操作系統等多種類型。目前，個人計算機中廣泛使用的是微軟公司的Windows操作系統。隨著計算機在信息處理、情報檢索及各種管理系統中應用的發(fā)展，要求大量處理某些數據，建立和檢索大量的表格。這些數據和表格按一定的規(guī)律組織起來，使得處理更方便，檢索更迅速，用戶使用更方便，于是出現了數據庫。為了更好地管理數據庫出現了數據庫管理系統?，F在許多計算機包括微型機，都配有數據庫管理系統。軟件的進一步發(fā)展，將促進更高級的計算機語言的開發(fā)。這是因為目前所有的高級語言編寫程序時，程序比較復雜，開發(fā)成本高。計算機語言發(fā)展的方向是標準化、積木化、產品化，最終是向自然語言發(fā)展，它們能夠自動生成程序。1.4微機系統的性能指標計算機的基本性能一般從以下幾個方面來衡量。

1.基本字長字長是計算機內部一次可以處理的二進制數碼的位數。一般一臺計算機的字長取決于它的通用寄存器、ALU的位數和內部數據總線的寬度。字長越長，一個字所能表示的數據精度就越高；在完成同樣精度的運算時，則數據處理速度越快。但是，字長越長，計算機的硬件代價也會越大。為了兼顧精度、速度和硬件成本的關系，有些計算機允許采用變字長運算。一般CPU的內、外數據總線寬度是一致