微机原理第01章

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1、第第1章章 概概 述述1.1 台式个人计算机的构成台式个人计算机的构成1.2 计算机基础计算机基础1.3 计算机的硬件和软件计算机的硬件和软件1.4 微型计算机的结构微型计算机的结构1.5 多媒体计算机多媒体计算机台式个人计算机主要是指家庭用或办公用的个人台式个人计算机主要是指家庭用或办公用的个人台式个人计算机主要是指家庭用或办公用的个人台式个人计算机主要是指家庭用或办公用的个人计算机，从外观上看，它的主要组成部分是主机、显计算机，从外观上看，它的主要组成部分是主机、显计算机，从外观上看，它的主要组成部分是主机、显计算机，从外观上看，它的主要组成部分是主机、显示器、键盘、鼠标等，如图示器、键盘

2、、鼠标等，如图示器、键盘、鼠标等，如图示器、键盘、鼠标等，如图 1-11-1所示。再进一步细分，所示。再进一步细分，所示。再进一步细分，所示。再进一步细分，它的主机主要由主板、它的主机主要由主板、它的主机主要由主板、它的主机主要由主板、CPUCPU、内存、硬盘、软驱（盘）、内存、硬盘、软驱（盘）、内存、硬盘、软驱（盘）、内存、硬盘、软驱（盘）、显示卡、声卡、网卡、光驱等部分组成。、显示卡、声卡、网卡、光驱等部分组成。、显示卡、声卡、网卡、光驱等部分组成。、显示卡、声卡、网卡、光驱等部分组成。1.1 台式个人计算机的构成台式个人计算机的构成1.1.1 1.1.1 中央处理器中央处理器中央处理器中

3、央处理器CPUCPU中中中中央央央央处处处处理理理理单单单单元元元元CPUCPU（Central Central Processing Processing UnitUnit）是是是是一一一一台台台台计计计计算算算算机机机机的的的的心心心心脏脏脏脏，它它它它主主主主要要要要是是是是由由由由运运运运算算算算器器器器和和和和控控控控制制制制器器器器构构构构成，是用来解释指令并进行运算的。成，是用来解释指令并进行运算的。成，是用来解释指令并进行运算的。成，是用来解释指令并进行运算的。我我我我们们们们在在在在评评评评价价价价CPUCPU的的的的指指指指标标标标时时时时，最最最最主主主主要要要要的的的的

4、是是是是看看看看它它它它的的的的主主主主频频频频，主主主主频频频频越越越越高高高高，其其其其运运运运算算算算速速速速度度度度越越越越快快快快。其其其其次次次次还还还还要要要要看看看看CPUCPU的的的的缓缓缓缓存存存存有有有有多多多多大大大大，一一一一般般般般讲讲讲讲，缓缓缓缓存存存存的的的的大大大大小小小小也也也也对对对对CPUCPU的的的的运运运运算算算算速速速速度有很大的影响，度有很大的影响，度有很大的影响，度有很大的影响，1.1.2 1.1.2 系统主板系统主板系统主板系统主板主板是机箱中最大的一块集成电路板，在它上面主板是机箱中最大的一块集成电路板，在它上面主板是机箱中最大的一块集成

5、电路板，在它上面主板是机箱中最大的一块集成电路板，在它上面集成有集成有集成有集成有CPUCPU插座、内存插座、扩展板（通信板卡、显插座、内存插座、扩展板（通信板卡、显插座、内存插座、扩展板（通信板卡、显插座、内存插座、扩展板（通信板卡、显示卡、声卡、网卡等）插座、输入输出系统、总线系示卡、声卡、网卡等）插座、输入输出系统、总线系示卡、声卡、网卡等）插座、输入输出系统、总线系示卡、声卡、网卡等）插座、输入输出系统、总线系统、电源接口等，在组装一台计算机时，主板是一个统、电源接口等，在组装一台计算机时，主板是一个统、电源接口等，在组装一台计算机时，主板是一个统、电源接口等，在组装一台计算机时，主板

6、是一个母体，其它部件或直接插接在主板上，或通过电缆电母体，其它部件或直接插接在主板上，或通过电缆电母体，其它部件或直接插接在主板上，或通过电缆电母体，其它部件或直接插接在主板上，或通过电缆电线连接在主板上。线连接在主板上。线连接在主板上。线连接在主板上。主板上有主板上有主板上有主板上有CPUCPU、内存芯片、时钟电路、外设（软、内存芯片、时钟电路、外设（软、内存芯片、时钟电路、外设（软、内存芯片、时钟电路、外设（软盘、硬盘、显示器、键盘、鼠标）接口以及扩展板的盘、硬盘、显示器、键盘、鼠标）接口以及扩展板的盘、硬盘、显示器、键盘、鼠标）接口以及扩展板的盘、硬盘、显示器、键盘、鼠标）接口以及扩展板

7、的插槽等等。插槽等等。插槽等等。插槽等等。1.1.3 1.1.3 内存内存内存内存在现代微机中把内存用内存条的形状提供，在计在现代微机中把内存用内存条的形状提供，在计在现代微机中把内存用内存条的形状提供，在计在现代微机中把内存用内存条的形状提供，在计算机主板上有一个一个的内存扩展插槽，内存条就是算机主板上有一个一个的内存扩展插槽，内存条就是算机主板上有一个一个的内存扩展插槽，内存条就是算机主板上有一个一个的内存扩展插槽，内存条就是插在这些内存扩展槽上的。插在这些内存扩展槽上的。插在这些内存扩展槽上的。插在这些内存扩展槽上的。1.1.4 1.1.4 硬盘硬盘硬盘硬盘硬硬硬硬盘盘盘盘是是是是办办办

8、办公公公公用用用用微微微微机机机机及及及及家家家家用用用用微微微微机机机机的的的的主主主主要要要要外外外外存存存存储储储储器器器器设设设设备备备备，一一一一个个个个完完完完整整整整的的的的硬硬硬硬盘盘盘盘由由由由驱驱驱驱动动动动器器器器、控控控控制制制制器器器器、盘盘盘盘片片片片三三三三大大大大部部部部分组成。分组成。分组成。分组成。1.1.5 1.1.5 软盘软盘软盘软盘软磁盘存储器是由软盘驱动器、软盘控制器以及软磁盘存储器是由软盘驱动器、软盘控制器以及软磁盘存储器是由软盘驱动器、软盘控制器以及软磁盘存储器是由软盘驱动器、软盘控制器以及软盘盘片三部分组成的。软盘盘片三部分组成的。软盘盘片三部

9、分组成的。软盘盘片三部分组成的。1.1.6 1.1.6 显示卡显示卡显示卡显示卡显显显显示示示示卡卡卡卡是是是是插插插插在在在在主主主主板板板板上上上上总总总总线线线线扩扩扩扩展展展展槽槽槽槽上上上上的的的的一一一一块块块块卡卡卡卡，它它它它是是是是主主主主机机机机与与与与显显显显示示示示器器器器之之之之间间间间的的的的接接接接口口口口，它它它它接接接接收收收收CPUCPU和和和和内内内内存存存存发发发发送送送送来来来来的的的的信信信信息息息息，将将将将这这这这些些些些信信信信息息息息处处处处理理理理并并并并转转转转换换换换后后后后向向向向显显显显示示示示器器器器发发发发送送送送视视视视频信号

10、和同步信号。频信号和同步信号。频信号和同步信号。频信号和同步信号。1.1.7 1.1.7 显示器显示器显示器显示器显显显显示示示示器器器器技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展是是是是伴伴伴伴随随随随着着着着电电电电视视视视技技技技术术术术和和和和计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展而而而而发发发发展展展展的的的的，它它它它是是是是现现现现在在在在微微微微机机机机的的的的最最最最主主主主要要要要的的的的输输输输出出出出设设设设备。备。备。备。1.1.8 1.1.8 光盘存储器光盘存储器光盘存储器光盘存储器光光光光盘盘盘盘存存存存储储储储器器器器是是是是光光光光盘盘

11、盘盘和和和和光光光光盘盘盘盘驱驱驱驱动动动动器器器器的的的的统统统统称称称称，光光光光盘盘盘盘是是是是利用光学方式进行读写信息操作方式的介质。利用光学方式进行读写信息操作方式的介质。利用光学方式进行读写信息操作方式的介质。利用光学方式进行读写信息操作方式的介质。光光光光盘盘盘盘的的的的信信信信息息息息存存存存储储储储格格格格式式式式同同同同磁磁磁磁盘盘盘盘类类类类似似似似，也也也也是是是是分分分分轨轨轨轨道道道道（这这这这里里里里不不不不能能能能说说说说磁磁磁磁道道道道）、扇扇扇扇区区区区、记记记记录录录录信信信信息息息息的的的的字字字字节节节节，但但但但它它它它的的的的轨轨轨轨道道道道不不不

12、不是是是是像像像像磁磁磁磁盘盘盘盘那那那那样样样样的的的的同同同同心心心心圆圆圆圆，而而而而是是是是螺螺螺螺旋旋旋旋型型型型由由由由中中中中心心心心向外散布。向外散布。向外散布。向外散布。1.1.9 1.1.9 声卡和音箱声卡和音箱声卡和音箱声卡和音箱声声声声卡卡卡卡像像像像其其其其它它它它扩扩扩扩展展展展卡卡卡卡一一一一样样样样，也也也也是是是是插插插插在在在在主主主主板板板板上上上上的的的的总总总总线线线线扩扩扩扩展展展展槽槽槽槽上上上上的的的的，在在在在声声声声卡卡卡卡露露露露出出出出机机机机箱箱箱箱的的的的部部部部分分分分留留留留有有有有接接接接音音音音箱箱箱箱、耳耳耳耳机、麦克风的插

13、口。机、麦克风的插口。机、麦克风的插口。机、麦克风的插口。1.1.10 1.1.10 网卡网卡网卡网卡网网网网卡卡卡卡也也也也称称称称为为为为网网网网络络络络接接接接口口口口卡卡卡卡，它它它它插插插插在在在在主主主主板板板板上上上上的的的的总总总总线线线线扩扩扩扩展槽上。展槽上。展槽上。展槽上。1.1.11 1.1.11 机箱、鼠标、键盘机箱、鼠标、键盘机箱、鼠标、键盘机箱、鼠标、键盘机箱是用来固定计算机主板，并将所有设备装在机箱是用来固定计算机主板，并将所有设备装在机箱是用来固定计算机主板，并将所有设备装在机箱是用来固定计算机主板，并将所有设备装在其中的设备。其中的设备。其中的设备。其中的设

14、备。鼠标是一种坐标定位输入设备，分为机械式、光鼠标是一种坐标定位输入设备，分为机械式、光鼠标是一种坐标定位输入设备，分为机械式、光鼠标是一种坐标定位输入设备，分为机械式、光电式等。电式等。电式等。电式等。键盘是数字和字符输入装置，它是从早期的机械键盘是数字和字符输入装置，它是从早期的机械键盘是数字和字符输入装置，它是从早期的机械键盘是数字和字符输入装置，它是从早期的机械式打字机的基础上演变过来的输入设备。式打字机的基础上演变过来的输入设备。式打字机的基础上演变过来的输入设备。式打字机的基础上演变过来的输入设备。1.2 计算机基础计算机基础1.2.1 计算机的基本结构计算机的基本结构图图图图1-

15、71-7中中中中的的的的各各各各部部部部分分分分构构构构成成成成了了了了计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件（HardwareHardware）。在在在在上上上上述述述述的的的的计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件中中中中，人人人人们们们们往往往往往往往往把把把把运运运运算算算算器器器器、控控控控制制制制器器器器和和和和存存存存储储储储器器器器合合合合在在在在一一一一起起起起称称称称为为为为计计计计算算算算机机机机的的的的主主主主机机机机；而而而而把把把把各各各各种种种种输输输输入入入入、输输输输出出出出设设设设备备备备统统统统称称称称为为为为计计计计算算算算机机机机的的的的外外外外围

16、围围围设设设设备备备备（或或或或称称称称外外外外部部部部设设设设备备备备PeripheralPeripheral）。）。）。）。在在在在主主主主机机机机部部部部分分分分中中中中，又又又又把把把把运运运运算算算算器器器器和和和和控控控控制制制制器器器器合合合合在在在在一一一一起起起起称称称称为为为为中中中中央央央央处处处处理理理理单单单单元元元元CPUCPU（Central Central Processing Processing UnitUnit）。随随随随着着着着半半半半导导导导体体体体集集集集成成成成电电电电路路路路技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展，可可可可以以以以把把把把整整整

17、整个个个个CPUCPU集集集集成成成成在在在在一一一一个个个个集集集集成成成成电电电电路路路路芯芯芯芯片片片片上上上上，就就就就把把把把它它它它称称称称为为为为微微微微处处处处理理理理器器器器（MicroprocessorMicroprocessor）。）。）。）。人人人人们们们们把把把把以以以以微微微微处处处处理理理理器器器器为为为为核核核核心心心心构构构构成成成成的的的的计计计计算算算算机机机机，称称称称为为为为微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机。若若若若整整整整个个个个计计计计算算算算机机机机可可可可只只只只安安安安装装装装在在在在一一一一块块块块印印印印刷刷刷刷电电电电路路路路板

18、板板板上上上上，这这这这样样样样的的的的计计计计算算算算机机机机，称称称称为为为为单单单单板板板板计计计计算算算算机机机机。若若若若能能能能把把把把整整整整个个个个计计计计算机集成在一个芯片上，就称为单片机。算机集成在一个芯片上，就称为单片机。算机集成在一个芯片上，就称为单片机。算机集成在一个芯片上，就称为单片机。1.2.2 1.2.2 常用的名词术语和二进制编码常用的名词术语和二进制编码常用的名词术语和二进制编码常用的名词术语和二进制编码1 1位、字节、字及字长位、字节、字及字长位、字节、字及字长位、字节、字及字长（1 1）位（）位（）位（）位（BitBit）“位位位位”指指指指一一一一个个

19、个个二二二二进进进进制制制制位位位位。它它它它是是是是计计计计算算算算机机机机中中中中信信信信息息息息存存存存储储储储的的的的最小单位。最小单位。最小单位。最小单位。（2 2）字节（）字节（）字节（）字节（ByteByte）“字节字节字节字节”指相邻的指相邻的指相邻的指相邻的8 8个二进制位。个二进制位。个二进制位。个二进制位。（3 3）字（）字（）字（）字（WordWord）和字长）和字长）和字长）和字长 “字字字字”是是是是计计计计算算算算机机机机内内内内部部部部进进进进行行行行数数数数据据据据传传传传递递递递处处处处理理理理的的的的基基基基本本本本单单单单位位位位。通通通通常常常常它它它

20、它与与与与计计计计算算算算机机机机内内内内部部部部的的的的寄寄寄寄存存存存器器器器、运运运运算算算算装装装装置置置置、总总总总线线线线宽宽宽宽度度度度相一致。相一致。相一致。相一致。2 2数字编码数字编码数字编码数字编码为为为为便便便便于于于于机机机机器器器器识识识识别别别别和和和和转转转转换换换换，计计计计算算算算机机机机中中中中的的的的十十十十进进进进制制制制数数数数的的的的每每每每一一一一位位位位用用用用二二二二进进进进制制制制编编编编码码码码表表表表示示示示，这这这这就就就就是是是是所所所所谓谓谓谓的的的的十十十十进进进进制制制制数数数数的的的的二进制编码，简称二二进制编码，简称二二进

21、制编码，简称二二进制编码，简称二-十进制编码（十进制编码（十进制编码（十进制编码（BCDBCD码）。码）。码）。码）。二二二二-十十十十进进进进制制制制编编编编码码码码的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，最最最最常常常常用用用用的的的的是是是是8421 8421 BCDBCD码码码码。8421 8421 BCDBCD码码码码有有有有1010个个个个不不不不同同同同的的的的数数数数字字字字符符符符号号号号，逢逢逢逢1010进进进进位位位位，每位用四位二进制表示。每位用四位二进制表示。每位用四位二进制表示。每位用四位二进制表示。3 3字符编码字符编码字符编码字符编码字字字字母母母母、数数数数

22、字字字字、符符符符号号号号等等等等各各各各种种种种字字字字符符符符也也也也必必必必须须须须按按按按特特特特定定定定的的的的规规规规则则则则用用用用二二二二进进进进制制制制编编编编码码码码才才才才能能能能在在在在计计计计算算算算机机机机中中中中表表表表示示示示。字字字字符符符符编编编编码码码码的的的的方方方方式式式式很很很很多多多多，世世世世界界界界上上上上最最最最普普普普遍遍遍遍采采采采用用用用的的的的一一一一种种种种字字字字符符符符编编编编码码码码是是是是ASCIIASCII码。码。码。码。ASCIIASCII码码码码用用用用七七七七位位位位二二二二进进进进制制制制编编编编码码码码，它它它它

23、有有有有128128种种种种组组组组合合合合，可可可可以表示以表示以表示以表示128128种字符。种字符。种字符。种字符。4 4汉字编码汉字编码汉字编码汉字编码用用用用计计计计算算算算机机机机处处处处理理理理汉汉汉汉字字字字，每每每每个个个个汉汉汉汉字字字字必必必必须须须须用用用用代代代代码码码码表表表表示示示示。键键键键盘盘盘盘输输输输入入入入汉汉汉汉字字字字是是是是输输输输入入入入汉汉汉汉字字字字的的的的外外外外部部部部码码码码。外外外外 部部部部码码码码必必必必须须须须转转转转换换换换为为为为内内内内部部部部码码码码才才才才能能能能在在在在计计计计算算算算机机机机内内内内进进进进行行行行

24、存存存存储储储储和和和和处处处处理理理理。为为为为了了了了将将将将汉汉汉汉字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码。字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码。字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码。字以点阵的形式输出，还要将内部码转换为字形码。（1 1）外部码）外部码）外部码）外部码汉汉汉汉字字字字主主主主要要要要是是是是从从从从键键键键盘盘盘盘输输输输入入入入，每每每每个个个个汉汉汉汉字字字字对对对对应应应应一一一一个个个个外外外外部部部部码码码码，外外外外部部部部码码码码是是是是计计计计算算算算机机机机输输输输入入入入汉汉汉汉字字字字的的的的代代代代码码码码，是是是是代代代代

25、表表表表某某某某一一一一个个个个汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。汉字的一组键盘符号。外部码也叫输入码。（2 2）内部码）内部码）内部码）内部码汉汉汉汉字字字字内内内内部部部部码码码码也也也也称称称称汉汉汉汉字字字字内内内内码码码码或或或或汉汉汉汉字字字字机机机机内内内内码码码码。在在在在不不不不同同同同的的的的汉汉汉汉字字字字输输输输入入入入方方方方案案案案中中中中，同同同同一一一一汉汉汉汉字字字字的的的的外外外外部部部部码码码码不不不不同同同同，但但但但同同同同一一一一汉字的内部码是唯一的。汉字的内部码是唯一的

26、。汉字的内部码是唯一的。汉字的内部码是唯一的。（3 3）交换码）交换码）交换码）交换码计计计计算算算算机机机机之之之之间间间间或或或或计计计计算算算算机机机机与与与与终终终终端端端端之之之之间间间间交交交交换换换换信信信信息息息息时时时时，要要要要求求求求其其其其间间间间传传传传送送送送的的的的汉汉汉汉字字字字代代代代码码码码信信信信息息息息完完完完全全全全一一一一致致致致。为为为为此此此此，国国国国家家家家根根根根据据据据汉汉汉汉字字字字的的的的常常常常用用用用程程程程度度度度定定定定出出出出了了了了一一一一级级级级和和和和二二二二级级级级汉汉汉汉字字字字字字字字符符符符集集集集，并并并并规

27、规规规定定定定了了了了编编编编码码码码，这这这这就就就就是是是是国国国国标标标标GB2312-1980GB2312-1980信信信信息息息息交交交交换换换换用用用用汉汉汉汉字字字字编编编编码码码码字字字字符符符符集集集集基基基基本本本本集集集集。GB2312-1980GB2312-1980中中中中汉汉汉汉字字字字的的的的编编编编码码码码即即即即国标码。国标码。国标码。国标码。这个字符集中的任何一个图形、符号及汉字都是这个字符集中的任何一个图形、符号及汉字都是这个字符集中的任何一个图形、符号及汉字都是这个字符集中的任何一个图形、符号及汉字都是用两个用两个用两个用两个7 7位的字节表示（在计算机中

28、当然用两个位的字节表示（在计算机中当然用两个位的字节表示（在计算机中当然用两个位的字节表示（在计算机中当然用两个8 8位字位字位字位字节，每个字节的最高位为节，每个字节的最高位为节，每个字节的最高位为节，每个字节的最高位为1 1来表示）。来表示）。来表示）。来表示）。在在在在GB2312-1980GB2312-1980标准中，对每个图形字符或汉字给标准中，对每个图形字符或汉字给标准中，对每个图形字符或汉字给标准中，对每个图形字符或汉字给出了两种汉字代码。一种是用两个字节二进制数给出出了两种汉字代码。一种是用两个字节二进制数给出出了两种汉字代码。一种是用两个字节二进制数给出出了两种汉字代码。一种

29、是用两个字节二进制数给出的国标码（即内部码中所用到的）；另一种是四位十的国标码（即内部码中所用到的）；另一种是四位十的国标码（即内部码中所用到的）；另一种是四位十的国标码（即内部码中所用到的）；另一种是四位十进制的区位码，其中高二位是某字符或汉字所在的区进制的区位码，其中高二位是某字符或汉字所在的区进制的区位码，其中高二位是某字符或汉字所在的区进制的区位码，其中高二位是某字符或汉字所在的区号，低二位是在区中的位置号。例如号，低二位是在区中的位置号。例如号，低二位是在区中的位置号。例如号，低二位是在区中的位置号。例如“啊啊啊啊”字的国标字的国标字的国标字的国标码是码是码是码是3021H3021H

30、，区位码是，区位码是，区位码是，区位码是1601D1601D。（4 4）输出码）输出码）输出码）输出码汉汉汉汉字字字字输输输输出出出出码码码码又又又又称称称称汉汉汉汉字字字字字字字字形形形形码码码码或或或或汉汉汉汉字字字字发发发发生生生生器器器器的的的的编编编编码码码码。汉汉汉汉字字字字可可可可以以以以写写写写在在在在一一一一个个个个方方方方块块块块中中中中；一一一一个个个个方方方方块块块块可可可可以以以以看看看看作作作作mm行行行行n n列列列列的矩阵，称为点阵。一个的矩阵，称为点阵。一个的矩阵，称为点阵。一个的矩阵，称为点阵。一个mm行行行行n n列的点阵共有列的点阵共有列的点阵共有列的点

31、阵共有mnmn个点。个点。个点。个点。在在在在计计计计算算算算机机机机中中中中用用用用一一一一组组组组二二二二进进进进制制制制数数数数字字字字表表表表示示示示点点点点阵阵阵阵，用用用用二二二二进进进进制制制制数数数数l l表表表表示示示示点点点点阵阵阵阵中中中中的的的的黑黑黑黑点点点点，用用用用二二二二进进进进制制制制数数数数0 0表表表表示示示示点点点点阵阵阵阵中中中中的的的的非非非非黑点。黑点。黑点。黑点。1.2.3 1.2.3 指令程序和指令系统指令程序和指令系统指令程序和指令系统指令程序和指令系统计计计计算算算算机机机机要要要要真真真真正正正正能能能能够够够够进进进进行行行行计计计计算

32、算算算还还还还必必必必须须须须要要要要有有有有软软软软件件件件的的的的配配配配合，首先是各种程序（合，首先是各种程序（合，首先是各种程序（合，首先是各种程序（ProgramProgram）。）。）。）。我我我我们们们们知知知知道道道道，计计计计算算算算机机机机所所所所以以以以能能能能脱脱脱脱离离离离人人人人的的的的直直直直接接接接干干干干预预预预，自自自自动动动动地地地地进进进进行行行行计计计计算算算算，这这这这是是是是由由由由于于于于人人人人把把把把实实实实现现现现这这这这个个个个计计计计算算算算的的的的一一一一步步步步步步步步操操操操作作作作用用用用命命命命令令令令的的的的形形形形式式式式

33、即即即即一一一一条条条条条条条条指指指指令令令令（InstructionInstruction）预预预预先先先先输输输输入入入入到到到到存存存存储储储储器器器器中中中中，在在在在执执执执行行行行时时时时，机机机机器器器器把把把把这这这这些些些些指指指指令令令令一一一一条条条条条地取出来，加以翻译和执行。条地取出来，加以翻译和执行。条地取出来，加以翻译和执行。条地取出来，加以翻译和执行。一条指令，对应着一种基本操作。计算机所能执一条指令，对应着一种基本操作。计算机所能执一条指令，对应着一种基本操作。计算机所能执一条指令，对应着一种基本操作。计算机所能执行的全部指令，就是计算机的指令系统（行的全部

34、指令，就是计算机的指令系统（行的全部指令，就是计算机的指令系统（行的全部指令，就是计算机的指令系统（Instruction Instruction SetSet）。）。）。）。在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条在使用计算机时，必须把要解决的问题编成一条条指令。这些指令的集合就称为程序。条指令。这些指令的集合就称为程序。条指令。这些指令的集合就称为程序。条指令。这些指令的集合就称为程序。指指指指 令令令令 通通通通 常常常常 分分分分 成成成成 操操操操 作作作作 码码码码（OpcodeOpcode，即即

35、即即 operation operation codecode）和和和和操操操操作作作作数数数数（OperandOperand）两两两两大大大大部部部部分分分分。操操操操作作作作码码码码表表表表示示示示计计计计算算算算机机机机执执执执行行行行什什什什么么么么操操操操作作作作；操操操操作作作作数数数数指指指指明明明明参参参参加加加加操操操操作作作作的的的的数数数数的的的的本本本本身身身身或操作数所在的地址。或操作数所在的地址。或操作数所在的地址。或操作数所在的地址。程程程程序序序序通通通通常常常常是是是是顺顺顺顺序序序序执执执执行行行行的的的的，所所所所以以以以程程程程序序序序中中中中的的的的指

36、指指指令令令令也也也也是是是是一一一一条条条条条条条条顺顺顺顺序序序序存存存存放放放放的的的的。计计计计算算算算机机机机在在在在执执执执行行行行时时时时要要要要能能能能把把把把这这这这些些些些指指指指令令令令一一一一条条条条条条条条取取取取出出出出来来来来加加加加以以以以执执执执行行行行，必必必必须须须须要要要要有有有有一一一一个个个个电电电电路路路路能能能能追追追追踪踪踪踪指指指指令令令令所所所所在在在在的的的的地地地地址址址址，这这这这就就就就是是是是程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器PCPC（Program Program CounterCounter）。在在在在开开开开始始始始执

37、执执执行行行行时时时时，给给给给PCPC赋赋赋赋以以以以程程程程序序序序中中中中第第第第一一一一条条条条指指指指令令令令所所所所在在在在的的的的地地地地址址址址，然然然然后后后后每每每每取取取取出出出出一一一一条条条条指指指指令令令令（确确确确切切切切地地地地说说说说是是是是每每每每取取取取出出出出一一一一个个个个指指指指令令令令字字字字节节节节）PCPC中中中中的的的的内内内内容容容容自自自自动动动动加加加加1 1，指指指指向向向向下下下下一一一一条条条条指指指指令令令令的的的的地地地地址址址址（AddressAddress），以以以以保保保保证证证证指指指指令令令令的的的的顺顺顺顺序序序序

38、执执执执行行行行。只只只只有有有有当当当当程程程程序序序序中中中中遇遇遇遇到到到到转转转转移移移移指指指指令令令令，调调调调用用用用子子子子程程程程序序序序指指指指令令令令，或或或或遇遇遇遇到中断时，到中断时，到中断时，到中断时，PCPC才把控制转到所需要的地方去。才把控制转到所需要的地方去。才把控制转到所需要的地方去。才把控制转到所需要的地方去。1.2.4 1.2.4 初级计算机初级计算机初级计算机初级计算机它是由微处理器（它是由微处理器（它是由微处理器（它是由微处理器（CPUCPU）、存储器、接口电路组）、存储器、接口电路组）、存储器、接口电路组）、存储器、接口电路组成，通过三条总线（成，

39、通过三条总线（成，通过三条总线（成，通过三条总线（BUSBUS）地址总线（地址总线（地址总线（地址总线（Address Address BusBus）、控制总线（）、控制总线（）、控制总线（）、控制总线（Control BusControl Bus）和双向数据总线）和双向数据总线）和双向数据总线）和双向数据总线（Data Bus Data Bus）来连接。）来连接。）来连接。）来连接。1 1CPUCPU的结构的结构的结构的结构算术逻辑单元算术逻辑单元算术逻辑单元算术逻辑单元ALUALU（Arithmetic Logic UnitArithmetic Logic Unit）是执）是执）是执）是执

40、行算术和逻辑运算的装置。行算术和逻辑运算的装置。行算术和逻辑运算的装置。行算术和逻辑运算的装置。F F（FlagFlag）是标志寄存器。）是标志寄存器。）是标志寄存器。）是标志寄存器。要要要要执执执执行行行行的的的的指指指指令令令令的的的的地地地地址址址址由由由由程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器PCPC提提提提供供供供，ARAR（Address Address RegisterRegister）是是是是地地地地址址址址寄寄寄寄存存存存器器器器，由由由由它它它它把把把把要要要要寻寻寻寻址址址址的的的的单单单单元元元元的的的的地地地地址址址址（可可可可以以以以是是是是指指指指令令令令地地地

41、地址址址址由由由由PCPC提提提提供供供供；也也也也可可可可以以以以是是是是数数数数据据据据地地地地址址址址要要要要由由由由指指指指令令令令中中中中的的的的操操操操作作作作数数数数部部部部分分分分给给给给定定定定）通通通通过过过过地地地地址总线送至存储器。址总线送至存储器。址总线送至存储器。址总线送至存储器。从从从从存存存存储储储储器器器器中中中中取取取取出出出出的的的的指指指指令令令令，由由由由数数数数据据据据寄寄寄寄存存存存器器器器送送送送至至至至指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器IRIR（Instruction Instruction RegisterRegister），经经经经过

42、过过过指指指指令令令令译译译译码码码码器器器器IDID（Instruction Instruction DecoderDecoder）译译译译码码码码，通通通通过过过过控控控控制制制制电电电电路路路路，发发发发出出出出执行一条指令所需要的各种控制信息。执行一条指令所需要的各种控制信息。执行一条指令所需要的各种控制信息。执行一条指令所需要的各种控制信息。2 2存储器存储器存储器存储器存存存存储储储储器器器器中中中中的的的的不不不不同同同同存存存存储储储储单单单单元元元元，是是是是由由由由地地地地址址址址总总总总线线线线上上上上送送送送来来来来的的的的地地地地址址址址，经经经经过过过过存存存存储储

43、储储器器器器中中中中的的的的地地地地址址址址译译译译码码码码器器器器来来来来寻寻寻寻找找找找的的的的，然然然然后后后后就可以对这个单元的内容进行读或写的操作。就可以对这个单元的内容进行读或写的操作。就可以对这个单元的内容进行读或写的操作。就可以对这个单元的内容进行读或写的操作。（1 1）读操作）读操作）读操作）读操作信信信信息息息息从从从从存存存存储储储储单单单单元元元元读读读读出出出出后后后后，存存存存储储储储单单单单元元元元的的的的内内内内容容容容并并并并不不不不改改改改变变变变，只只只只有有有有当当当当把把把把新新新新的的的的信信信信息息息息写写写写入入入入该该该该单单单单元元元元时时时

44、时，才才才才由由由由新新新新的的的的代代代代替替替替旧的。旧的。旧的。旧的。（2 2）写操作）写操作）写操作）写操作信信信信息息息息写写写写入入入入后后后后，在在在在没没没没有有有有新新新新的的的的信信信信息息息息写写写写入入入入以以以以前前前前是是是是一一一一直直直直保保保保留留留留的的的的，且且且且我我我我们们们们的的的的存存存存储储储储器器器器的的的的读读读读出出出出是是是是非非非非破破破破坏坏坏坏性性性性的的的的，即即即即信信信信息息息息读出后，存储单元的内容是不变的。读出后，存储单元的内容是不变的。读出后，存储单元的内容是不变的。读出后，存储单元的内容是不变的。3 3执行过程执行过程

45、执行过程执行过程机机机机器器器器从从从从停停停停机机机机状状状状态态态态进进进进入入入入运运运运行行行行状状状状态态态态，要要要要把把把把第第第第一一一一条条条条指指指指令令令令所所所所在在在在的的的的地地地地址址址址赋赋赋赋给给给给PCPC，然然然然后后后后就就就就进进进进入入入入取取取取指指指指（取取取取出出出出指指指指令令令令）阶阶阶阶段段段段。在在在在取取取取指指指指阶阶阶阶段段段段从从从从内内内内存存存存中中中中读读读读出出出出的的的的内内内内容容容容必必必必为为为为指指指指令令令令，所所所所以以以以DRDR把把把把它它它它送送送送至至至至IRIR，然然然然后后后后由由由由指指指指令

46、令令令译译译译码码码码器器器器译译译译码码码码，就就就就知知知知道道道道此此此此指指指指令令令令要要要要执执执执行行行行什什什什么么么么操操操操作作作作，在在在在取取取取指指指指阶阶阶阶段段段段结结结结束束束束后后后后就就就就进进进进入入入入执执执执行行行行阶阶阶阶段段段段。当当当当一一一一条条条条指指指指令令令令执执执执行行行行完完完完以以以以后后后后，就就就就进进进进入入入入了了了了下下下下一一一一条条条条指指指指令令令令的的的的取取取取指指指指阶阶阶阶段段段段。这这这这样样样样的的的的循循循循环环环环一一一一直直直直进进进进行行行行到到到到程程程程序序序序结结结结束束束束（遇遇遇遇到到到

47、到停停停停机指令）。机指令）。机指令）。机指令）。1.2.6 1.2.6 寻址方式寻址方式寻址方式寻址方式1 1立即寻址（立即寻址（立即寻址（立即寻址（Immediate AddressingImmediate Addressing）操操操操作作作作数数数数就就就就包包包包含含含含在在在在指指指指令令令令中中中中，这这这这种种种种规规规规定定定定操操操操作作作作数数数数的的的的方方方方式式式式，称为立即寻址。称为立即寻址。称为立即寻址。称为立即寻址。2 2寄存器寻址（寄存器寻址（寄存器寻址（寄存器寻址（Register AddressingRegister Addressing）若若若若操操操

48、操作作作作数数数数在在在在某某某某一一一一寄寄寄寄存存存存器器器器中中中中，这这这这种种种种寻寻寻寻址址址址方方方方式式式式就就就就称称称称为为为为寄存器寻址。寄存器寻址。寄存器寻址。寄存器寻址。3 3直接寻址（直接寻址（直接寻址（直接寻址（Direct AddressingDirect Addressing）指令中包含操作数的直接地址，故称为直接寻址。指令中包含操作数的直接地址，故称为直接寻址。指令中包含操作数的直接地址，故称为直接寻址。指令中包含操作数的直接地址，故称为直接寻址。4 4寄存器间接寻址（寄存器间接寻址（寄存器间接寻址（寄存器间接寻址（Register Indirect Reg

49、ister Indirect AddressingAddressing）操作数的地址并不直接在指令中，而是在某一寄操作数的地址并不直接在指令中，而是在某一寄操作数的地址并不直接在指令中，而是在某一寄操作数的地址并不直接在指令中，而是在某一寄存器中，故称为间接寻址。存器中，故称为间接寻址。存器中，故称为间接寻址。存器中，故称为间接寻址。1.2.7 1.2.7 分支分支分支分支1 1无条件转移（无条件转移（无条件转移（无条件转移（Unconditional JumpUnconditional Jump）这这这这条条条条指指指指令令令令的的的的功功功功能能能能是是是是把把把把n n赋赋赋赋给给给给P

50、CPC，于于于于是是是是程程程程序序序序就就就就无无无无条条条条件件件件地转到地址地转到地址地转到地址地转到地址n n开始的程序段去。开始的程序段去。开始的程序段去。开始的程序段去。2 2条件转移（条件转移（条件转移（条件转移（Conditional JumpConditional Jump）程序中更多的情况是：要根据上面的指令运行的程序中更多的情况是：要根据上面的指令运行的程序中更多的情况是：要根据上面的指令运行的程序中更多的情况是：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，结果，判断它是否满足一定的条件，若满足则转移，结果，判断它是否满足一定的条件，若满足则转移，

51、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。不满足则顺序继续执行。不满足则顺序继续执行。不满足则顺序继续执行。机器中为此设立了一些判断条件的标志。主要有：机器中为此设立了一些判断条件的标志。主要有：机器中为此设立了一些判断条件的标志。主要有：机器中为此设立了一些判断条件的标志。主要有：Z Z（ZeroZero）标志）标志）标志）标志零标志。若指令的运行结果为零标志。若指令的运行结果为零标志。若指令的运行结果为零标志。若指令的运行结果为零（即八位全为零（即八位全为零（即八位全为零（即八位全为0 0）则）则）则）则Z=1Z=1；否则；否则；否则；否则Z=0Z=0。C C（C

52、arryCarry）标志）标志）标志）标志进位标志。若加法运算时，进位标志。若加法运算时，进位标志。若加法运算时，进位标志。若加法运算时，最高位（最高位（最高位（最高位（bit7bit7）向前有进位；或在减法运算时最高位向）向前有进位；或在减法运算时最高位向）向前有进位；或在减法运算时最高位向）向前有进位；或在减法运算时最高位向前有借位，则前有借位，则前有借位，则前有借位，则C=1C=1；否则；否则；否则；否则C=0C=0。S S（SignSign）标志）标志）标志）标志符号标志。若运算的结果为负符号标志。若运算的结果为负符号标志。若运算的结果为负符号标志。若运算的结果为负（bit7=1bit

53、7=1），则），则），则），则S=1S=1；否则；否则；否则；否则S=0S=0。3 3算术和逻辑运算指令算术和逻辑运算指令算术和逻辑运算指令算术和逻辑运算指令逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算是是是是指指指指两两两两个个个个操操操操作作作作数数数数按按按按位位位位进进进进行行行行指指指指定定定定的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑操操操操作。作。作。作。（1 1）“与与与与”运算：运算：运算：运算：凡凡凡凡是是是是与与与与0 0进进进进行行行行“逻逻逻逻辑辑辑辑与与与与运运运运算算算算”的的的的位位位位结结结结果果果果为为为为0 0，而而而而与与与与1 1进进进进行行行行“与与与与运运运运算算算算”的的的的

54、位位位位结结结结果果果果不不不不变变变变。所所所所以以以以，可可可可用用用用逻逻逻逻辑辑辑辑“与与与与”屏蔽掉一些位（即使一些位为屏蔽掉一些位（即使一些位为屏蔽掉一些位（即使一些位为屏蔽掉一些位（即使一些位为0 0），保留一些位。），保留一些位。），保留一些位。），保留一些位。（2 2）“或或或或”运算：运算：运算：运算：凡凡凡凡是是是是与与与与0 0进进进进行行行行逻逻逻逻辑辑辑辑“或或或或”运运运运算算算算的的的的位位位位结结结结果果果果维维维维持持持持不不不不变变变变，而而而而与与与与1 1进进进进行行行行“或或或或”运运运运算算算算的的的的结结结结果果果果为为为为1 1。所所所所以以以

55、以，可可可可用用用用逻逻逻逻辑辑辑辑“或或或或”使某些位置使某些位置使某些位置使某些位置“1”1”。（3 3）“异或异或异或异或”运算运算运算运算两个相同的位异或的结果为两个相同的位异或的结果为两个相同的位异或的结果为两个相同的位异或的结果为0 0，否则为，否则为，否则为，否则为1 1。故利用。故利用。故利用。故利用ALAL ALAL可实现对可实现对可实现对可实现对ALAL清清清清0 0；也可利用异或运算来检验两；也可利用异或运算来检验两；也可利用异或运算来检验两；也可利用异或运算来检验两个操作数是否相同等。个操作数是否相同等。个操作数是否相同等。个操作数是否相同等。1.3 计算机的硬件和软件

56、计算机的硬件和软件1.3.1 1.3.1 系统软件系统软件系统软件系统软件由由由由机机机机器器器器的的的的设设设设计计计计者者者者提提提提供供供供的的的的，为为为为了了了了使使使使用用用用和和和和管管管管理理理理计计计计算算算算机机机机的软件，统称为系统软件。系统软件包括：的软件，统称为系统软件。系统软件包括：的软件，统称为系统软件。系统软件包括：的软件，统称为系统软件。系统软件包括：（1 1）各种语言和它们的汇编或解释、编译程序。）各种语言和它们的汇编或解释、编译程序。）各种语言和它们的汇编或解释、编译程序。）各种语言和它们的汇编或解释、编译程序。（2 2）机机机机器器器器的的的的监监监监控

57、控控控管管管管理理理理程程程程序序序序（MoniterMoniter）、调调调调试试试试程程程程序（序（序（序（DebugDebug）、故障检查和诊断程序。）、故障检查和诊断程序。）、故障检查和诊断程序。）、故障检查和诊断程序。（3 3）程程程程序序序序库库库库。为为为为了了了了扩扩扩扩大大大大计计计计算算算算机机机机的的的的功功功功能能能能，便便便便于于于于用用用用户户户户使使使使用用用用，机机机机器器器器中中中中设设设设置置置置了了了了各各各各种种种种标标标标准准准准子子子子程程程程序序序序，这这这这些些些些子子子子程程程程序序序序的的的的总和就形成了程序库。总和就形成了程序库。总和就形成

58、了程序库。总和就形成了程序库。（4 4）操作系统。）操作系统。）操作系统。）操作系统。1.3.2 1.3.2 应用软件应用软件应用软件应用软件用用用用户户户户利利利利用用用用计计计计算算算算机机机机以以以以及及及及它它它它所所所所提提提提供供供供的的的的各各各各种种种种系系系系统统统统软软软软件件件件，编编编编制制制制解解解解决决决决用用用用户户户户各各各各种种种种实实实实际际际际问问问问题题题题的的的的程程程程序序序序，这这这这些些些些就就就就称称称称为为为为应应应应用用用用软件。软件。软件。软件。总总总总之之之之，计计计计算算算算机机机机的的的的硬硬硬硬件件件件建建建建立立立立了了了了计计

59、计计算算算算机机机机应应应应用用用用的的的的物物物物质质质质基基基基础础础础；而而而而各各各各种种种种软软软软件件件件激激激激活活活活了了了了计计计计算算算算机机机机且且且且扩扩扩扩大大大大了了了了计计计计算算算算机机机机的的的的功功功功能能能能，扩扩扩扩大大大大了了了了它它它它的的的的应应应应用用用用范范范范围围围围，以以以以便便便便于于于于用用用用户户户户使使使使用用用用。硬硬硬硬件件件件与与与与软软软软件件件件的结合才是一个完整的计算机系统。的结合才是一个完整的计算机系统。的结合才是一个完整的计算机系统。的结合才是一个完整的计算机系统。1.4 微型计算机的结构微型计算机的结构在在在在微微

60、微微型型型型计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统中中中中，外外外外部部部部信信信信息息息息的的的的传传传传送送送送是是是是通通通通过过过过总总总总线线线线进进进进行行行行的的的的。大大大大部部部部分分分分微微微微型型型型机机机机有有有有三三三三组组组组总总总总线线线线：地地地地址址址址总总总总线线线线（Address Address BusBus）、数数数数据据据据总总总总线线线线（Data Data BusBus）和和和和控控控控制制制制总总总总线线线线（Control BusControl Bus）。）。）。）。微处理器的内部主要由三部分组成：微处理器的内部主要由三部分组成：微处理器的

61、内部主要由三部分组成：微处理器的内部主要由三部分组成：（1 1）内内内内部部部部寄寄寄寄存存存存器器器器阵阵阵阵列列列列，其其其其中中中中一一一一部部部部分分分分是是是是用用用用来来来来寄寄寄寄存存存存参参参参与与与与运运运运算算算算的的的的数数数数据据据据，它它它它们们们们也也也也往往往往往往往往可可可可以以以以连连连连成成成成寄寄寄寄存存存存器器器器对对对对，用用用用以以以以寄存操作数的地址。寄存操作数的地址。寄存操作数的地址。寄存操作数的地址。一一一一部部部部分分分分是是是是1616位位位位的的的的专专专专用用用用寄寄寄寄存存存存器器器器如如如如程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器P

62、CPC，堆堆堆堆栈指针栈指针栈指针栈指针SPSP（Stack PointerStack Pointer）等。）等。）等。）等。（2 2）累累累累加加加加器器器器和和和和算算算算术术术术逻逻逻逻辑辑辑辑单单单单元元元元。这这这这是是是是对对对对数数数数据据据据进进进进行行行行算算算算术术术术运运运运算算算算、逻逻逻逻辑辑辑辑运运运运算算算算的的的的场场场场所所所所。运运运运算算算算的的的的结结结结果果果果的的的的一一一一些些些些特特特特征征征征由由由由一些标志触发器记忆。一些标志触发器记忆。一些标志触发器记忆。一些标志触发器记忆。（3 3）指指指指令令令令寄寄寄寄存存存存器器器器，指指指指令令令

63、令译译译译码码码码器器器器和和和和定定定定时时时时及及及及各各各各种种种种控控控控制制制制信信信信号号号号的的的的产产产产生生生生电电电电路路路路。它它它它把把把把用用用用户户户户程程程程序序序序中中中中的的的的指指指指令令令令一一一一条条条条条条条条译译译译出出出出来来来来，然然然然后后后后以以以以一一一一定定定定时时时时序序序序发发发发出出出出相相相相应应应应的的的的控控控控制制制制信信信信号号号号。它它它它就就就就相相相相当当当当于控制器。于控制器。于控制器。于控制器。1.5 多媒体计算机多媒体计算机媒体（媒体（媒体（媒体（MediaMedia）即是信息传播的载体，如图像）即是信息传播的

64、载体，如图像）即是信息传播的载体，如图像）即是信息传播的载体，如图像（ImageImage）、声音（）、声音（）、声音（）、声音（AudioAudio）、文字（）、文字（）、文字（）、文字（TextText）等。通常）等。通常）等。通常）等。通常所说的多媒体是指多媒体计算技术（所说的多媒体是指多媒体计算技术（所说的多媒体是指多媒体计算技术（所说的多媒体是指多媒体计算技术（Multimedia Multimedia ComputingComputing，简称多媒体技术），其涵义是利用计算，简称多媒体技术），其涵义是利用计算，简称多媒体技术），其涵义是利用计算，简称多媒体技术），其涵义是利用计算机来综合、集成地处理文字、图形、图像、声音、视机来综合、集成地处理文字、图形、图像、声音、视机来综合、集成地处理文字、图形、图像、声音、视机来综合、集成地处理文字、图形、图像、声音、视频、动画等媒体，而形成的一种全新的信息传播和处频、动画等媒体，而形成的一种全新的信息传播和处频、动画等媒体，而形成的一种全新的信息传播和处频、动画等媒体，而形成的一种全新的信息传播和处理技术。理技术。理技术。理技术。具有多媒体功能的计算机就是多媒体计算机。具有多媒体功能的计算机就是多媒体计算机。具有多媒体功能的计算机就是多媒体计算机。具有多媒体功能的计算机就是多媒体计算机。