2.1計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算

2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

2.3計(jì)算機(jī)的工作原理

2.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

2.5微型計(jì)算機(jī)的組裝與選購(gòu)第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理/sundae_meng2.1.1數(shù)制及不同數(shù)制間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

1．進(jìn)位記數(shù)制

按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，其中所用的表記符號(hào)的個(gè)數(shù)稱為該進(jìn)位計(jì)數(shù)制的基數(shù)（Radix），而數(shù)制中每一數(shù)字位置上對(duì)應(yīng)的固定值稱為權(quán)值（WeightValue）。

任意一個(gè)r進(jìn)制數(shù)N可表示為：2.1計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算2．二進(jìn)制

二進(jìn)制（BinarySystem）只有0和1兩個(gè)表記符號(hào)，其進(jìn)位的基數(shù)是2，遵循“逢二進(jìn)一”的進(jìn)位規(guī)則。在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)，主要原因在于：

①二進(jìn)制在物理上最容易實(shí)現(xiàn)。

②運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。

3．二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換

（1）將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)

一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按其權(quán)（權(quán)值用十進(jìn)制表示）展開求和，即可得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

推廣一下，將r進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后，再求和，所得結(jié)果即為這個(gè)r進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。

（2）將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用除2取余法。用十進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分除以2，余數(shù)作為相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分的最低位；用上一步的商再除以2，余數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的次低位；…；一直除到商為0，最后一步的余數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的最高位。十進(jìn)制小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：十進(jìn)制小數(shù)部分乘以2，積的整數(shù)部分為相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)小數(shù)部分的最高位；用上一步積的小數(shù)部分再乘2，同樣取積的整數(shù)部分作為相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)小數(shù)部分的次高位；…；一直乘到積的小數(shù)部分為0或達(dá)到所要求的精度為止。

同樣道理，當(dāng)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成r進(jìn)制數(shù)時(shí)，整數(shù)部分用除r取余數(shù)處理，小數(shù)部分則用乘r取整來處理。

4．八進(jìn)制與十六進(jìn)制

八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換很容易，每一位八進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制數(shù)即完成八進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。從整數(shù)部分的低位到高位以及從小數(shù)部分的高位到低位每3位二進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)即完成二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。

十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換同樣很容易，每一位十六進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)即完成十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。從整數(shù)部分的低位到高位以及從小數(shù)部分的高位到低位每4位二進(jìn)制數(shù)寫成對(duì)應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)即完成二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換。

2.1.2計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的表示方法

1．?dāng)?shù)值數(shù)據(jù)的表示方法

（1）數(shù)據(jù)度量單位

一個(gè)二進(jìn)制位稱為位（Bit），8個(gè)二進(jìn)制位組成一個(gè)字節(jié)（Byte），更大的度量單位是：KB、MB、GB、TB等。

1KB=1024字節(jié)

1MB=1024KB

1GB=1024MB

1TB=1024GB

計(jì)算機(jī)信息處理的最小單位是位，而計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單位是字節(jié)。（2）帶符號(hào)數(shù)的表示

在計(jì)算機(jī)中，一般用數(shù)值數(shù)據(jù)的最高位（最左邊一位）來表示數(shù)的符號(hào)，約定用0表示正，用1表示負(fù)。帶符號(hào)數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)可以使用原碼、反碼和補(bǔ)碼3種表示方法。

①原碼。假設(shè)使用8位二進(jìn)制表示一個(gè)數(shù)，最高位表示數(shù)的符號(hào)，其余7位表示數(shù)值部分。

②反碼。正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是在原碼的基礎(chǔ)上按位取反。

③補(bǔ)碼。正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在原碼的基礎(chǔ)上按位取反后，最后位加1。

引入補(bǔ)碼概念后，加法、減法都可用加法實(shí)現(xiàn)。因此，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多采用補(bǔ)碼運(yùn)算。

（3）定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)

前面討論的帶符號(hào)數(shù)的3種表示方法只能表示單純整數(shù)或小數(shù)，被認(rèn)為是數(shù)的定點(diǎn)表示法。在計(jì)算機(jī)中，參與運(yùn)算的數(shù)一般是實(shí)數(shù)，既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，為了表示實(shí)數(shù)，使用數(shù)的浮點(diǎn)表示方法。

（4）數(shù)值編碼

用二進(jìn)制編碼來表示一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)就稱為數(shù)值編碼，也稱為二—十進(jìn)制碼，簡(jiǎn)稱BCD（BinaryCodedDecimal）碼。這種編碼的特點(diǎn)是保留了十進(jìn)制的權(quán)，而數(shù)字則用0和1的組合來表示。

常見的BCD碼是8421碼，它是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)字，既具有二進(jìn)制的形式，又具有十進(jìn)制的特點(diǎn)。4位二進(jìn)制數(shù)中的每一位從左到右的權(quán)分別為8、4、2、1，數(shù)字0~9的8421碼為0000、0001、0010、…、1001。

2．字符數(shù)據(jù)的表示方法

（1）ASCII碼

字符數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)也是用二進(jìn)制形式表示的，目前普遍采用ASCII碼，即美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII碼字符用8位二進(jìn)制表示，但只用低7位，共表示27=128個(gè)字符，編碼從0至127（稱為ASCII碼基本集），其中包括32個(gè)控制字符、0~9共10個(gè)數(shù)字、52個(gè)大小寫英文字母，其他為專用字符。

（2）漢字編碼

漢字編碼包括漢字內(nèi)碼、漢字輸入編碼（外碼）和輸出編碼（字模）3個(gè)主要內(nèi)容。

①漢字內(nèi)碼

漢字內(nèi)碼是漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的的存儲(chǔ)表示。漢字?jǐn)?shù)量龐大，只能選取部分漢字用于計(jì)算機(jī)漢字信息處理。我國(guó)于1981年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80，其中收錄了7445個(gè)字符，包括6763個(gè)漢字和682個(gè)其他符號(hào)。

漢字國(guó)標(biāo)碼、區(qū)位碼及內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系是：

國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)=區(qū)號(hào)（用十六進(jìn)制）＋20H

國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)=位號(hào)（用十六進(jìn)制）＋20H

內(nèi)碼高字節(jié)=國(guó)標(biāo)碼高字節(jié)＋80H

內(nèi)碼低字節(jié)=國(guó)標(biāo)碼低字節(jié)＋80H

GB2312-80支持的漢字太少，我國(guó)對(duì)漢字編碼字符集進(jìn)行了擴(kuò)充。1995年的漢字?jǐn)U展規(guī)范GBK1.0收錄了21886個(gè)符號(hào)，它分為漢字區(qū)和圖形符號(hào)區(qū)。漢字區(qū)包括21003個(gè)字符。2000年的GB18030是取代GBK1.0的正式國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)收錄了27484個(gè)漢字，同時(shí)還收錄了藏文、蒙文、維吾爾文等主要的少數(shù)民族文字?，F(xiàn)在Windows平臺(tái)必須支持GB18030編碼。按照GBK18030、GBK、GB2312的順序，3種編碼是向下兼容的，同一個(gè)漢字在3個(gè)編碼方案中采用相同的編碼。

隨著信息交換的需求越來越大，對(duì)信息編碼的要求也越來越高。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在20世紀(jì)90年代初制定了一種字符編碼方案Unicode，它為每種語言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換和處理的要求。目前，許多操作系統(tǒng)、語言工具都支持Unicode標(biāo)準(zhǔn)。

②漢字輸入編碼（外碼）

區(qū)位碼

拼音輸入編碼

字形輸入編碼

③漢字輸出編碼

把某一個(gè)漢字當(dāng)作一幅平面圖畫，分別從縱、橫兩個(gè)方向等距離在畫上作n-1條直線，這樣就把該幅畫分成n×n小方塊，會(huì)發(fā)現(xiàn)有的小方塊內(nèi)有漢字的筆畫，有的則沒有。這就是一幅數(shù)值化了的圖形。

所有漢字的字模的集合稱為字庫。對(duì)于用16×16點(diǎn)陣字模組成的字庫需要大約220KB存儲(chǔ)容量。漢字字模在字庫中的位置按漢字內(nèi)碼升序存入字庫中。2.1.3計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)之間可執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則與十進(jìn)制數(shù)類似，但因二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，故比十進(jìn)制數(shù)要簡(jiǎn)單得多。

1．二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算

（1）加法運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)的加法規(guī)則：0+0＝0，0+1=1+0=1，1+1＝10（向高位產(chǎn)生進(jìn)位）。

（2）減法運(yùn)算

二進(jìn)制數(shù)的減法規(guī)則：0-0=0，0-1=1（向高位借位1次），1-0=1，1-1=0。

（3）乘法運(yùn)算

二進(jìn)制的乘法規(guī)則為：0×0=0，0×1=0，1×0=0，1×1=1。從乘法規(guī)則可知，只有當(dāng)兩個(gè)1相乘時(shí)，其積才為1，其他情況下乘積均為0。

（4）除法運(yùn)算

二進(jìn)制除法運(yùn)算與十進(jìn)制除法類似，也由減法、上商等操作逐步完成。

2．二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算

（1）與運(yùn)算

與運(yùn)算又稱邏輯乘，通常用^或?表示。運(yùn)算規(guī)則為按位進(jìn)行與運(yùn)算，若進(jìn)行與操作的兩位均為1，則結(jié)果為1；兩位中有一位為0，則結(jié)果為0。具體規(guī)則是：0^0=0，0^1=0，1^0=0，1^1=1。

（2）或運(yùn)算

或運(yùn)算又稱邏輯加，通常用ˇ或+表示。運(yùn)算規(guī)則是按位進(jìn)行或運(yùn)算，若進(jìn)行或操作的兩位中有一位為1，則結(jié)果為1；兩位均為0，則結(jié)果為0。具體規(guī)則是：0ˇ0=0，0ˇ1=1，1ˇ0=1，1ˇ1=1。

（3）非運(yùn)算

非運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)邏輯值的處理，也稱為邏輯取反操作，通常用ˉ表示。

（4）異或運(yùn)算

上述與、或、非運(yùn)算是3種最基本的邏輯操作，用它們可組合出任何邏輯功能。有時(shí)還要用到異或運(yùn)算，通常用⊕表示。其規(guī)則為按位進(jìn)行異或運(yùn)算，若進(jìn)行異或操作的兩位不相同時(shí)，則結(jié)果為1；兩位相同時(shí)，則結(jié)果為0。具體規(guī)則是：0⊕0=0，0⊕1=1，1⊕0=1，1⊕1=0。

2.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。

將運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）。根據(jù)存儲(chǔ)器和CPU的關(guān)系，存儲(chǔ)器又分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器兩類。將CPU和內(nèi)存儲(chǔ)器合稱為主機(jī)，將輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器稱為外部設(shè)備。

2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1．輸入設(shè)備和輸出設(shè)備

輸入設(shè)備接收用戶提交給計(jì)算機(jī)的程序、數(shù)據(jù)及其他各種信息，并把它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的二進(jìn)制代碼，送給內(nèi)存儲(chǔ)器。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀等。輸出設(shè)備是把計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果用人們能識(shí)別的數(shù)字、字符、圖形、曲線、表格等形式輸出。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。磁盤等外存儲(chǔ)器既可作為輸入設(shè)備，又可作為輸出設(shè)備。

2．存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是用于存放原始數(shù)據(jù)、程序以及計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的部件。存儲(chǔ)器被劃分成許多存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放一個(gè)數(shù)據(jù)或一條指令。為了能夠按指定的位置進(jìn)行存取，必須給每個(gè)存儲(chǔ)單元編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就稱為存儲(chǔ)單元的地址。地址與存儲(chǔ)單元一一對(duì)應(yīng)，每一個(gè)存儲(chǔ)單元都規(guī)定了一個(gè)唯一的地址。要訪問某一存儲(chǔ)單元（向存儲(chǔ)單元寫入數(shù)據(jù)或從存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)），要給出這個(gè)存儲(chǔ)單元的地址。

內(nèi)存儲(chǔ)器用來存放當(dāng)前需要處理的原始數(shù)據(jù)及需要運(yùn)行的程序，CPU可直接對(duì)它進(jìn)行訪問?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存普遍采用了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，根據(jù)使用功能的不同，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory，RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ReadOnlyMemory，ROM）兩種。RAM的特點(diǎn)是：用戶既可以從中讀出信息，又可以將信息寫入其中；斷電后RAM中所存儲(chǔ)的信息將全部丟失。ROM的特點(diǎn)是：用戶只能從中讀出信息，不能將信息寫入其中；斷電以后，ROM中所存儲(chǔ)的信息不會(huì)丟失。

外存儲(chǔ)器用來存放當(dāng)前暫不需要處理的原始數(shù)據(jù)及不需要運(yùn)行的程序，不能被CPU直接訪問，外存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)只有先調(diào)入內(nèi)存才能被CPU訪問。常見的外存有磁盤、光盤（CompactDiskReadOnlyMemory，CD-ROM）等，它們都必須通過各自的驅(qū)動(dòng)器才能進(jìn)行讀寫操作。

3．控制器

控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心，它按照從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出的指令，向其他部件發(fā)出控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)一致地工作，另一方面它又不停地接收由各部件傳來的反饋信息，并分析這些信息，決定下一步的操作，如此反復(fù)，直到程序運(yùn)行結(jié)束。

4．運(yùn)算器

運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，ALU），它接受由內(nèi)存送到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

運(yùn)算器在控制器的作用下實(shí)現(xiàn)其功能。除了完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算外，它也要完成數(shù)據(jù)的傳送。被加工的數(shù)據(jù)，大多預(yù)先存放在寄存器中或存儲(chǔ)器中。在一系列控制信號(hào)作用下，數(shù)據(jù)成隊(duì)地被送往加法器，完成運(yùn)算后，在控制信號(hào)作用下，再傳送到寄存器或內(nèi)存單元中保存起來。

2.2.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

按軟件的功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件又可分為操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和支撐軟件等。

1．系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是在硬件基礎(chǔ)上對(duì)硬件功能的擴(kuò)充與完善，其功能主要是控制和管理計(jì)算機(jī)的硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能，為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供方便。

（1）操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）是為了控制和管理計(jì)算機(jī)的各種資源，以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率和方便用戶使用計(jì)算機(jī)而配置的一種系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)是直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心，任何計(jì)算機(jī)都必須配置操作系統(tǒng)。

（2）語言處理程序

程序設(shè)計(jì)語言是人們?yōu)榱嗣枋鼋忸}步驟（即編程序）而設(shè)計(jì)的一種具有語法語義描述的記號(hào)。按其發(fā)展分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。機(jī)器語言程序能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別并執(zhí)行，但用匯編語言或高級(jí)語言編寫的程序要經(jīng)過翻譯以后才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行，這種翻譯程序稱為語言處理程序，包括匯編程序、解釋程序和編譯程序。

（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）是指提供各種數(shù)據(jù)管理服務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，這種服務(wù)包括數(shù)據(jù)對(duì)象定義、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份、數(shù)據(jù)訪問與更新、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)安全保護(hù)、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理以及數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)等。

（4）支撐軟件

支撐軟件是用于支持軟件開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)的軟件，可幫助程序員快速、準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行軟件研發(fā)、管理和評(píng)測(cè)。

2．應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用要求而開發(fā)的軟件。應(yīng)用軟件可以拓寬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大硬件的功能，又可以根據(jù)應(yīng)用的不同領(lǐng)域和不同功能劃分為若干子類，例如，財(cái)務(wù)軟件、辦公軟件、CAD軟件等。

2.2.3計(jì)算機(jī)硬件和軟件之間的關(guān)系

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分，其組成如圖所示。2.3.1指令和程序

一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作。一個(gè)計(jì)算機(jī)能執(zhí)行什么樣的指令，有多少條指令，這是由設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)時(shí)決定的。計(jì)算機(jī)所能直接執(zhí)行的全部指令，就是計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)（InstructionSet）。

以二進(jìn)制編碼表示的指令叫機(jī)器指令，它通常包括操作碼和操作數(shù)兩大部分，操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作，操作數(shù)指明參加操作的數(shù)的本身或操作數(shù)所在的地址。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)二進(jìn)制數(shù)，所以計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中的所有指令都必須以二進(jìn)制編碼的形式來表示。

2.3

計(jì)算機(jī)的工作原理

2.3.2指令的執(zhí)行過程

計(jì)算機(jī)的工作原理可以概括為存儲(chǔ)程序和程序控制。以指令070740H的執(zhí)行過程來認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的基本工作原理。指令070740H的功能是取0740H存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)與累加器中的數(shù)據(jù)相加，并將求和結(jié)果仍然存儲(chǔ)在累加器中。下圖反映了指令的執(zhí)行過程。2.4.1微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，微型計(jì)算機(jī)是將運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上組成微處理器。所以微型計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)沒有本質(zhì)上的區(qū)別，其主要不同點(diǎn)是微型計(jì)算機(jī)廣泛采用了集成度相當(dāng)高的器件以及采用了獨(dú)特的總線（Bus）結(jié)構(gòu)。

總線為CPU和其他部件之間提供信息傳輸通道，包括數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB）、地址總線（AddressBus，AB）和控制總線（ControlBus，CB）。2.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

2.4.2微型計(jì)算機(jī)的硬件組成

從外觀上看，一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)由主機(jī)箱、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)組成，有時(shí)還配有打印機(jī)、掃描儀等其他外部設(shè)備，而且一些新型外部設(shè)備還在不斷涌現(xiàn)。在主機(jī)箱內(nèi)，有主板、總線擴(kuò)展槽和輸入輸出接口（顯示適配卡、聲卡、網(wǎng)卡等）、CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器等部件。

1．CPU

CPU是由控制器、運(yùn)算器和內(nèi)部總線組成的微處理器，是微型計(jì)算機(jī)的核心器件。CPU的主要功能是控制指令的執(zhí)行順序和操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算并控制數(shù)據(jù)在各部件之間傳遞。

2．內(nèi)存儲(chǔ)器

（1）RAM

RAM是計(jì)算機(jī)工作的存儲(chǔ)區(qū)，一切要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)都要先裝入RAM中。根據(jù)制造原理不同，RAM可分為靜態(tài)RAM（StaticRAM，SRAM）和動(dòng)態(tài)RAM（DynamicRAM，DRAM）。

微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器都是以內(nèi)存條的形式插于主板上。

（2）ROM

在微型計(jì)算機(jī)中，ROM主要用于存放系統(tǒng)的引導(dǎo)程序、診斷程序等。目前常用的只讀存儲(chǔ)器有可擦除和可編程的ROM（ErasableProgrammableROM，EPROM）、電可擦除可編程的ROM（ElectricallyErasableProgrammableROM，EEPROM）和閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）等類型。

（3）Cache

為了解決內(nèi)存與CPU工作速度上的矛盾，在CPU和內(nèi)存之間增設(shè)一級(jí)容量不大，但速度很高的高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。Cache中存放常用的程序和數(shù)據(jù)，當(dāng)CPU訪問這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，首先從高速緩存中查找，如果所需程序和數(shù)據(jù)不在Cache中，則到內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)回寫入Cache中。因此，采用Cache可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。Cache通常由靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）構(gòu)成。

3．主板與主板芯片組

主板又叫主機(jī)板（Mainboard）、系統(tǒng)板（Systembourd）或母板（Motherboard），它是微型計(jì)算機(jī)的核心連接部件。

主板的核心是主板芯片組，它決定了主板的規(guī)格和性能。主板芯片組通常包含南橋芯片和北橋芯片。

目前市場(chǎng)上主板種類繁多，生產(chǎn)廠家亦很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮其可靠性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、性能價(jià)格比以及所使用的主板芯片組。

4．系統(tǒng)總線

系統(tǒng)總線包括集成在CPU內(nèi)的內(nèi)部總線和外部總線。外部總線同樣包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線是CPU與輸入/輸出設(shè)備交換數(shù)據(jù)的雙向總線，64位計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線有64根數(shù)據(jù)線。地址總線是CPU發(fā)出指定存儲(chǔ)器地址的單向總線?？刂瓶偩€是CPU向存儲(chǔ)器或外設(shè)發(fā)出的控制信息的信號(hào)線，也可能是存儲(chǔ)器或某外設(shè)向CPU發(fā)出的響應(yīng)信號(hào)線，系雙向總線。

從總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程來看，微型計(jì)算機(jī)先后采用了XT總線、ISA總線、EISA總線、VL總線和PCI總線等。

5．輸入輸出接口

（1）USB接口

USB（UniversalSerialBus）接口是一種新型的連接外部設(shè)備的通用接口。它是在1994年由底Compaq、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制訂的，但是直到1999年，USB才真正被廣泛應(yīng)用。

（2）IEEE1394接口

IEEE1394是一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)。通過它可以把各種外部設(shè)備連接起來，可以認(rèn)為它是一種外部總線標(biāo)準(zhǔn)。IEEE1394初始是運(yùn)行在AppleMac計(jì)算機(jī)上的FireWire（火線），后由IEEE重新規(guī)范用于PC。這種接口有比USB更強(qiáng)的性能，傳輸速度更高，主要用于主機(jī)與硬盤、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼攝像機(jī)、視頻電話等。目前只有極少數(shù)主板上集成了這種接口。

6．外存儲(chǔ)器

目前常用的外存儲(chǔ)器有硬盤（Harddisk）、光盤（CD-ROM）以及移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備等，前些年還使用軟盤（Floppydisk）。

（1）軟盤與軟盤驅(qū)動(dòng)器

軟盤是可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，軟盤驅(qū)動(dòng)器是讀寫軟盤的設(shè)備。軟盤盤片是涂有磁性材料的聚脂塑料圓盤，封裝于方形的盤套內(nèi)。軟盤按盤片的直徑可以分為5.25英寸和3.5英寸，按面數(shù)可分為單面和雙面，按存儲(chǔ)密度可分為單密度、雙密度、高密度。軟盤目前已被U盤所取代，多數(shù)機(jī)器上不裝配軟盤驅(qū)動(dòng)器。

（2）硬盤與接口類型

硬盤由硬盤驅(qū)動(dòng)器和多張不可更換的硬盤盤片（存儲(chǔ)介質(zhì)）密封而成。由于硬盤是一個(gè)密封部件，故其存儲(chǔ)密度相對(duì)軟盤來說要高得多；也因?yàn)椴捎枚啾P片，故其存儲(chǔ)容量特別大,目前使用的硬盤容量高達(dá)80GB～1TB。它們主要來源于IBM、Maxtor（邁拓）、Seagate（希捷）、WD（西部數(shù)據(jù)公司）等公司。一般來說，硬盤較軟盤具有存儲(chǔ)容量大、記錄密度高、記錄速度快、性能與可靠性均好等特點(diǎn)。

硬盤的有關(guān)性能指標(biāo)有：盤徑、磁頭數(shù)（面數(shù)）、柱面數(shù)（每面上磁道數(shù)）、扇區(qū)數(shù)、每扇區(qū)內(nèi)記錄數(shù)據(jù)量（字節(jié)）、磁盤轉(zhuǎn)速、平均尋道時(shí)間、緩存、內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率、接口類型等。

硬盤的接口類型反映了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)硬盤數(shù)據(jù)傳輸速度。

（3）光盤與光盤驅(qū)動(dòng)器

光盤驅(qū)動(dòng)器是讀寫設(shè)備，可分只讀的光盤驅(qū)動(dòng)器和可讀寫的光盤驅(qū)動(dòng)器。

光盤可分3類：只讀光盤（CD-ROM）、追記型只讀光盤（CD-R）和可改寫型光盤（CD-RW）。CD-ROM光盤的物理規(guī)格、記錄格式和盤的制造技術(shù)與CD相似，其上數(shù)據(jù)與光盤生產(chǎn)同時(shí)完成。CD-R可通過可讀寫光驅(qū)一次性寫入數(shù)據(jù)，并可追加數(shù)據(jù)，直到寫滿，不可重寫。CD-RW可通過可讀寫光驅(qū)多次寫入數(shù)據(jù)。

DVD是較CD-ROM具有更高記錄密度的產(chǎn)品，容量可達(dá)4.7GB?？煞种蛔x、追記和改寫3類。

衡量光盤驅(qū)動(dòng)器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo)叫做倍速，一倍速記為1X，二倍速記為2X，依次類推。一倍速光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速率為150KBps，相應(yīng)地，二倍速光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速率為2×150KBps=300KBps。

一倍速DVD驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.3MBps，所以12X的DVD的數(shù)據(jù)傳輸速率為12×1.3MBps=15.6MBps。

（4）移動(dòng)硬盤與U盤

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量越來越大，過去那種依靠軟盤傳遞數(shù)據(jù)的方法顯然已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需求。近年來，取而代之的是移動(dòng)硬盤和U盤。

移動(dòng)硬盤是在EIDE接口硬盤的基礎(chǔ)上加裝USB或1394接口使之成為移動(dòng)存儲(chǔ)工具。

目前大量使用的U盤使用Flash半導(dǎo)體材料作為存儲(chǔ)介質(zhì)，以USB接口接入系統(tǒng)，已經(jīng)逐漸取代了軟盤，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)一般不再配備軟驅(qū)。

7．輸入輸出設(shè)備

常用的輸入輸出設(shè)備有：鍵盤（Keyboard）、鼠標(biāo)（Mouse）、掃描儀（Scanner）、顯示器（Monitor）和打印機(jī)（Printer）等。

2.4.3微型計(jì)算機(jī)的軟件配置

1．微型計(jì)算機(jī)常用的系統(tǒng)軟件

（1）常用操作系統(tǒng)

①DOS操作系統(tǒng)：基于字符界面的單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)。

②Windows3.x：基于圖形界面的16位的單用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)。

③Windows98：基于圖形界面的32位單用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)。

④WindowsNT：基于圖形界面的32位多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，它包括WindowsNTServer和WindowsNTWorkstation。

⑤Linux操作系統(tǒng)：是多用戶、多任務(wù)、源代碼公開的操作系統(tǒng)，常用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。（2）常用的程序設(shè)計(jì)語言

①傳統(tǒng)的面向過程程序設(shè)計(jì)語言，包括BASIC、FORTRAN、Pascal、C、COBOL語言等。

②流行的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，包括Java、C++等。

③常用的可視化程序開發(fā)工具環(huán)境，包括Microsoft公司的VisualStudio開發(fā)套件，其中包含了VisualC++、VisualJ++、VisualFoxPro、VisualBASIC、InterDev等開發(fā)工具；Borland公司的JBuilder、Delphi、C++Builder；Sybase公司的PowerBuilder、PowerJ。（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

①常用的桌面型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Access、VisualFoxPro等。

②常用的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：SQLServer、Oracle、Sybase等。

③國(guó)產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Openbase、DM2等。

2．微型計(jì)算機(jī)常用的應(yīng)用軟件

（1）辦公軟件

辦公套件是日常工作需要用到的一些軟件，它主要包括以下幾類軟件：字處理、電子表格處理、演示文稿制作、個(gè)人數(shù)據(jù)庫等。常見的辦公套裝軟件有MicrosoftOffice、WPSOffice等。

（2）多媒體處理軟件

①圖形制作軟件，包括Windows自帶的“畫圖”程序、AutoCAD、AdobeIllustrator、CorelDraw、MacromediaF