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初 步 了 解 計 算 機（一）
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電子計算機的分類
一般情況下,，電子計算機有多種分類方法,，但在通常情況下采用3種分類標(biāo)準(zhǔn)。
1．按處理的對象分類
電子計算機按處理的對象分可分為電子模擬計算機,、電子數(shù)字計算機和混合計算機,。
電子模擬計算機所處理的電信號在時間上是連續(xù)的（稱為模擬量），采用的是模擬技術(shù),。
電子數(shù)字計算機所處理的電信號在時間上是離散的（稱為數(shù)字量）,，采用的是數(shù)字技術(shù),。計算機將信息數(shù)字化之后具有易保存、易表示,、易計算,、方便硬件實現(xiàn)等優(yōu)點，所以數(shù)字計算機已成為信息處理的主流,。通常所說的計算機都是指電子數(shù)字計算機,。
混合計算機是將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相結(jié)合的計算機。
2．按性能規(guī)模分類
按性能規(guī)?？煞譃榫扌蜋C,、大型機、中型機,、小型機,、微型機和工作站。
（1）巨型機
研究巨型機是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),，尤其是國防尖端技術(shù)發(fā)展的需要,。巨型機的特點是運算速度快、存儲容量大,。目前世界上只有少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)巨型機,。我國自主研發(fā)的銀河I型億次機和銀河II型十億次機都是巨型機。主要用于核武器,、空間技術(shù),、大范圍天氣預(yù)報、石油勘探等領(lǐng)域,。
（2）大型機
大型機的特點表現(xiàn)在通用性強,、具有很強的綜合處理能力、性能覆蓋面廣等,，主要應(yīng)用在公司,、銀行、政府部門,、社會管理機構(gòu)和制造廠家等,，通常人們稱大型機為企業(yè)計算機。大型機在未來將被賦予更多的使命,，如大型事務(wù)處理,、企業(yè)內(nèi)部的信息管理與安全保護(hù),、科學(xué)計算等,。
（3）中型機
中型機是介于大型機和小型機之間的一種機型。
（4）小型機
小型機規(guī)模小,，結(jié)構(gòu)簡單,，設(shè)計周期短,，便于及時采用先進(jìn)工藝。這類機器由于可靠性高,，對運行環(huán)境要求低,，易于操作且便于維護(hù)。小型機符合部門性的要求,，為中小型企事業(yè)單位所常用,。具有規(guī)模較小、成本低,、維護(hù)方便等優(yōu)點,。
（5）微型計算機
微型機又稱個人計算機（Personal Computer，PC）,，它是日常生活中使用最多,、最普遍的計算機，具有價格低廉,、性能強,、體積小、功耗低等特點?，F(xiàn)在微型計算機已進(jìn)入到了千家萬戶,，成為人們工作、生活的重要工具,。
（6）工作站
工作站是一種高檔微機系統(tǒng),。它具有較高的運算速度，具有大小型機的多任務(wù),、多用戶功能,，且兼具微型機的操作便利和良好的人機界面。它可以連接到多種輸入/輸出設(shè)備,。它具有易于聯(lián)網(wǎng),、處理功能強等特點。其應(yīng)用領(lǐng)域也已從最初的計算機輔助設(shè)計擴展到商業(yè),、金融,、辦公領(lǐng)域，并充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的角色,。
3．按功能和用途分類
按功能和用途可分為通用計算機和專用計算機,。
通用計算機具有功能強、兼容性強,、應(yīng)用面廣,、操作方便等優(yōu)點，通常使用的計算機都是通用計算機,。
專用計算機一般功能單一,，操作復(fù)雜,，用于完成特定的工作任務(wù)。
計算機系統(tǒng)的組成
計算機系統(tǒng)概述
現(xiàn)在,，計算機已發(fā)展成為一個龐大的家族,，其中的每個成員，盡管在規(guī)模,、性能,、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但是它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的,。計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分,。硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲器,、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備組成,。
軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,。
計算機通過執(zhí)行程序而運行,，計算機工作時，軟,、硬件協(xié)同工作,，兩者缺一不可。計算機系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示,。
1．硬件系統(tǒng)概述
硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計算機的物理裝置,，是指在計算機中看得見、摸得著的有形實體,。在計算機的發(fā)展史上做出杰出貢獻(xiàn)的著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家馮．諾依曼（Von Neumann）與其他專家于1945年為改進(jìn)ENIAC,，提出了一個全新的存儲程序的通用電子計算機方案。這個方案規(guī)定了新機器由5個部分組成：運算器,、邏輯控制裝置,、存儲器、輸入和輸出,。并描述了這5個部分的職能和相互關(guān)系,。這個方案與ENIAC相比，有兩個重大改進(jìn)：一是采用二進(jìn)制,；二是提出了“存儲程序”的設(shè)計思想,，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲執(zhí)行運算的命令，使程序的執(zhí)行可自動地從一條指令進(jìn)入到下一條指令,。這個概念被譽為計算機史上的一個里程碑,。計算機的存儲程序和程序控制原理被稱為馮．諾依曼原理，按照上述原理設(shè)計制造的計算機稱為馮．諾依曼機。
概括起來,，馮．諾依曼結(jié)構(gòu)有3條重要的設(shè)計思想：
（1）計算機應(yīng)由運算器、控制器,、存儲器,、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成，每個部分有一定的功能,。
（2）以二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令,。二進(jìn)制是計算機的基本語言。
（3）程序預(yù)先存入存儲器中,，使計算機在工作中能自動地從存儲器中取出程序指令并加以執(zhí)行,。
硬件是計算機運行的物質(zhì)基礎(chǔ)，計算機的性能如運算速度,、存儲容量,、計算和可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置,。
僅有硬件而沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機,。在裸機上只能運行機器語言程序，使用很不方便,，效率也低,。所以早期只有少數(shù)專業(yè)人員才能使用計算機。
2．計算機的基本工作原理
1）計算機的指令系統(tǒng)
指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼,，它規(guī)定了計算機能完成的某一種操作,。
一條指令通常由如下兩個部分組成：
（1）操作碼：它是指明該指令要完成的操作，如存數(shù),、取數(shù)等,。操作碼的位數(shù)決定了一個機器指令的條數(shù)。當(dāng)使用定長度操作碼格式時,，若操作碼位數(shù)為n,，則指令條數(shù)可有2n條。
（2）操作數(shù)：它指操作對象的內(nèi)容或者所在的單元格地址,。操作數(shù)在大多數(shù)情況下是地址碼,，地址碼有0～3位。從地址代碼得到的僅是數(shù)據(jù)所在的地址,，可以是源操作數(shù)的存放地址,，也可以是操作結(jié)果的存放地址。
2）計算機的工作原理
計算機的工作過程實際上是快速地執(zhí)行指令的過程,。當(dāng)計算機在工作時,，有兩種信息在流動，一種是數(shù)據(jù)流，另一種是控制流,。
數(shù)據(jù)流是指原始數(shù)據(jù),、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù),、源程序等,。控制流是由控制器對指令進(jìn)行分析,、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令,，用于指揮各部件協(xié)調(diào)地工作。
（4）計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、多媒體技術(shù),、分布式處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，微型計算機大量進(jìn)入家庭,，產(chǎn)品更新速度加快,。
（5）計算機在辦公自動化、數(shù)據(jù)庫管理,、圖像處理,、語言識別和專家系統(tǒng)等各個領(lǐng)域得到應(yīng)用，電子商務(wù)已開始進(jìn)入到了家庭,，計算機的發(fā)展進(jìn)入到了一個新的歷史時期,。
計算機的特點
1．自動地運行程序
計算機能在程序控制下自動連續(xù)地高速運算。由于采用存儲程序控制的方式,，因此一旦輸入編制好的程序,，啟動計算機后，就能自動地執(zhí)行下去直至完成任務(wù),。這是計算機最突出的特點,。
2．運算速度快
計算機能以極快的速度進(jìn)行計算。現(xiàn)在普通的微型計算機每秒可執(zhí)行幾十萬條指令,，而巨型機則達(dá)到每秒幾十億次甚至幾百億次,。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機的運算速度還在提高,。例如天氣預(yù)報,，由于需要分析大量的氣象資料數(shù)據(jù)，單靠手工完成計算是不可能的,，而用巨型計算機只需十幾分鐘就可以完成,。
3．運算精度高
電子計算機具有以往計算機無法比擬的計算精度，目前已達(dá)到小數(shù)點后上億位的精度,。
4．具有記憶和邏輯判斷能力
人是有思維能力的,。而思維能力本質(zhì)上是一種邏輯判斷能力,。計算機借助于邏輯運算，可以進(jìn)行邏輯判斷,，并根據(jù)判斷結(jié)果自動地確定下一步該做什么,。計算機的存儲系統(tǒng)由內(nèi)存和外存組成，具有存儲和“記憶”大量信息的能力,，現(xiàn)代計算機的內(nèi)存容量已達(dá)到上百兆甚至幾千兆,，而外存也有驚人的容量。如今的計算機不僅具有運算能力,，還具有邏輯判斷能力,，可以使用其進(jìn)行諸如資料分類,、情報檢索等具有邏輯加工性質(zhì)的工作,。
5．可靠性高
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子計算機連續(xù)無故障運行時間可達(dá)到幾十萬小時以上,，具有極高的可靠性,。例如，安裝在宇宙飛船上的計算機可以連續(xù)幾年時間可靠地運行,。計算機應(yīng)用在管理中也具有很高的可靠性,，而人卻很容易因疲勞而出錯。另外,，計算機對于不同的問題,，只是執(zhí)行的程序不同，因而具有很強的穩(wěn)定性和通用性,。用同一臺計算機能解決各種問題,，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。
微型計算機除了具有上述特點外,，還具有體積小,、重量輕、耗電少,、維護(hù)方便,、可靠性高、易操作,、功能強,、使用靈活、價格便宜等特點,。計算機還能代替人做許多復(fù)雜繁重的工作,。
計算機的應(yīng)用
進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，計算機技術(shù)作為科技的先導(dǎo)技術(shù)之一得到了飛躍發(fā)展,，超級并行計算機技術(shù),、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等相互滲透,，改變了人們使用計算機的方式,，從而使計算機幾乎滲透到人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，對工業(yè)和農(nóng)業(yè)都有極其重要的影響,。計算機的應(yīng)用范圍歸納起來主要有以下6個方面,。
1．科學(xué)計算
亦稱數(shù)值計算，是指用計算機完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題,。計算機作為一種計算工具,，科學(xué)計算是它最早的應(yīng)用領(lǐng)域，也是計算機最重要的應(yīng)用之一,。在科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計中存在著大量的各類數(shù)字計算,，如求解幾百乃至上千階的線性方程組、大型矩陣運算等,。這些問題廣泛出現(xiàn)在導(dǎo)彈實驗,、衛(wèi)星發(fā)射、災(zāi)情預(yù)測等領(lǐng)域,，其特點是數(shù)據(jù)量大,、計算工作復(fù)雜。在數(shù)學(xué),、物理,、化學(xué)、天文等眾多學(xué)科的科學(xué)研究中,，經(jīng)常遇到許多數(shù)學(xué)問題,，這些問題用傳統(tǒng)的計算工具是難以完成的，有時人工計算需要幾個月,、幾年,，而且不能保證計算準(zhǔn)確，使用計算機則只需要幾天,、幾小時甚至幾分鐘就可以精確地解決,。所以，計算機是發(fā)展現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)必不可少的重要工具,。
2．?dāng)?shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理又稱信息處理,，它是指信息的收集、分類,、整理,、加工、存儲等一系列活動的總稱,。所謂信息是指可被人類感受的聲音,、圖像,、文字、符號,、語言等,。數(shù)據(jù)處理還可以在計算機上加工那些非科技工程方面的計算，管理和操縱任何形式的數(shù)據(jù)資料,。其特點是要處理的原始數(shù)據(jù)量大,，而運算比較簡單，有大量的邏輯與判斷運算,。
據(jù)統(tǒng)計,，目前在計算機應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理所占的比重最大,。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,，如人口統(tǒng)計,、辦公自動化、企業(yè)管理,、郵政業(yè)務(wù),、機票訂購、情報檢索,、圖書管理、醫(yī)療診斷等。
3．計算機輔助設(shè)計
（1）計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design,，CAD）是指使用計算機的計算、邏輯判斷等功能,，幫助人們進(jìn)行產(chǎn)品和工程設(shè)計,。它能使設(shè)計過程自動化，設(shè)計合理化,、科學(xué)化,、標(biāo)準(zhǔn)化，大大縮短設(shè)計周期,，以增強產(chǎn)品在市場上的競爭力,。CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計、服裝設(shè)計,、機械制造設(shè)計,、船舶設(shè)計等行業(yè)。使用CAD技術(shù)可以提高設(shè)計質(zhì)量,，縮短設(shè)計周期,，提高設(shè)計自動化水平。
（2）計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing,，CAM）是指利用計算機通過各種數(shù)值控制生產(chǎn)設(shè)備,，完成產(chǎn)品的加工,、裝配、檢測,、包裝等生產(chǎn)過程的技術(shù),。將CAD進(jìn)一步集成形成了計算機集成制造系統(tǒng)CIMS，從而實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)自動化,。利用CAM可提高產(chǎn)品質(zhì)量,，降低成本和降低勞動強度。
（3）計算機輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction,，CAI）是指將教學(xué)內(nèi)容,、教學(xué)方法以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等存儲在計算機中，幫助學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)所需要的知識,。它在現(xiàn)代教育技術(shù)中起著相當(dāng)重要的作用,。
除了上述計算機輔助技術(shù)外，還有其他的輔助功能,，如計算機輔助出版,、計算機輔助管理、輔助繪制和輔助排版等,。
4．過程控制
亦稱實時控制,，是用計算機及時采集數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對控制對象進(jìn)行自動控制或采用自動調(diào)節(jié),。利用計算機進(jìn)行過程控制,，不僅大大提高了控制的自動化水平，而且大大提高了控制的及時性和準(zhǔn)確性,。
過程控制的特點是及時收集并檢測數(shù)據(jù),，按最佳值調(diào)節(jié)控制對象。在電力,、機械制造,、化工、冶金,、交通等部門采用過程控制,，可以提高勞動生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量,、自動化水平和控制精確度,，減少生產(chǎn)成本，減輕勞動強度,。在軍事上,，可使用計算機實時控制導(dǎo)彈根據(jù)目標(biāo)的移動情況修正飛行姿態(tài),，以準(zhǔn)確擊中目標(biāo)。
5．人工智能
人工智能（Artificial Intelligence,，AI）是用計算機模擬人類的智能活動,，如判斷、理解,、學(xué)習(xí),、圖像識別、問題求解等,。它涉及到計算機科學(xué),、信息論、仿生學(xué),、神經(jīng)學(xué)和心理學(xué)等諸多學(xué)科。在人工智能中,，最具代表性、應(yīng)用最成功的兩個領(lǐng)域是專家系統(tǒng)和機 器人,。
計算機專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識的計算機程序系統(tǒng),。它總結(jié)了某個領(lǐng)域的專家知識構(gòu)建了知識庫,。根據(jù)這些知識,，系統(tǒng)可以對輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，做出判斷和決策,，以回答用戶的咨詢,，這是人工智能的一個成功的例子,。
機器人是人工智能技術(shù)的另一個重要應(yīng)用,。目前，世界上有許多機器人工作在各種惡劣環(huán)境,，如高溫,、高輻射、劇毒等,。機器人的應(yīng)用前景非常廣闊?，F(xiàn)在有很多國家正在研制機器人。
6．計算機網(wǎng)絡(luò)
把計算機的超級處理能力與通信技術(shù)結(jié)合起來就形成了計算機網(wǎng)絡(luò),。人們熟悉的全球信息查詢,、郵件傳送、電子商務(wù)等都是依靠計算機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的,。計算機網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入到了千家萬戶,，給人們的生活帶來了極大的方便。
計算機系統(tǒng)概述
現(xiàn)在,，計算機已發(fā)展成為一個龐大的家族,，其中的每個成員，盡管在規(guī)模,、性能,、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但是它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的,。計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分,。硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲器,、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備組成,。
軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,。
計算機通過執(zhí)行程序而運行,，計算機工作時，軟,、硬件協(xié)同工作,，兩者缺一不可。計算機系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示,。
1．硬件系統(tǒng)概述
硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計算機的物理裝置,，是指在計算機中看得見、摸得著的有形實體。在計算機的發(fā)展史上做出杰出貢獻(xiàn)的著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家馮．諾依曼（Von Neumann）與其他專家于1945年為改進(jìn)ENIAC,，提出了一個全新的存儲程序的通用電子計算機方案,。這個方案規(guī)定了新機器由5個部分組成：運算器、邏輯控制裝置,、存儲器,、輸入和輸出。并描述了這5個部分的職能和相互關(guān)系,。這個方案與ENIAC相比,，有兩個重大改進(jìn)：一是采用二進(jìn)制；二是提出了“存儲程序”的設(shè)計思想,，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲執(zhí)行運算的命令,，使程序的執(zhí)行可自動地從一條指令進(jìn)入到下一條指令。這個概念被譽為計算機史上的一個里程碑,。計算機的存儲程序和程序控制原理被稱為馮．諾依曼原理,，按照上述原理設(shè)計制造的計算機稱為馮．諾依曼機。
概括起來,，馮．諾依曼結(jié)構(gòu)有3條重要的設(shè)計思想：
（1）計算機應(yīng)由運算器,、控制器、存儲器,、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成,，每個部分有一定的功能。
（2）以二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令,。二進(jìn)制是計算機的基本語言,。
（3）程序預(yù)先存入存儲器中，使計算機在工作中能自動地從存儲器中取出程序指令并加以執(zhí)行,。
硬件是計算機運行的物質(zhì)基礎(chǔ),，計算機的性能如運算速度、存儲容量,、計算和可靠性等,，很大程度上取決于硬件的配置。
僅有硬件而沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機,。在裸機上只能運行機器語言程序，使用很不方便,，效率也低,。所以早期只有少數(shù)專業(yè)人員才能使用計算機。
2．計算機的基本工作原理
1）計算機的指令系統(tǒng)
指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼,，它規(guī)定了計算機能完成的某一種操作,。
一條指令通常由如下兩個部分組成：
（1）操作碼：它是指明該指令要完成的操作，如存數(shù),、取數(shù)等,。操作碼的位數(shù)決定了一個機器指令的條數(shù),。當(dāng)使用定長度操作碼格式時，若操作碼位數(shù)為n,，則指令條數(shù)可有2n條,。
（2）操作數(shù)：它指操作對象的內(nèi)容或者所在的單元格地址。操作數(shù)在大多數(shù)情況下是地址碼,，地址碼有0～3位,。從地址代碼得到的僅是數(shù)據(jù)所在的地址，可以是源操作數(shù)的存放地址,，也可以是操作結(jié)果的存放地址,。
2）計算機的工作原理
計算機的工作過程實際上是快速地執(zhí)行指令的過程。當(dāng)計算機在工作時,，有兩種信息在流動,，一種是數(shù)據(jù)流，另一種是控制流,。
數(shù)據(jù)流是指原始數(shù)據(jù),、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù),、源程序等,。控制流是由控制器對指令進(jìn)行分析,、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令,，用于指揮各部件協(xié)調(diào)地工作。
下面,，以指令的執(zhí)行過程來認(rèn)識計算機的基本工作原理,。計算機的指令執(zhí)行過程分為如下幾個步驟：
（1）取指令。從內(nèi)存儲器中取出指令送到指令寄存器,。
（2）分析指令,。對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼,，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電信號,，并由地址碼確定操作數(shù)的地址。
（3）執(zhí)行指令,。它是由操作控制線路發(fā)出的完成該操作所需要的一系列控制信息,，以完成該指令所需要的操作。
（4）為執(zhí)行下一條指令作準(zhǔn)備,。形成下一條指令的地址,，指令計數(shù)器指向存放下一條指令的地址，最后控制單元將執(zhí)行結(jié)果寫入內(nèi)存。
上述完成一條指令的執(zhí)行過程叫做一個“機器周期”,。指令的執(zhí)行過程如圖1-2 所示,。
計算機在運行時，CPU從內(nèi)存讀取一條指令到CPU內(nèi)執(zhí)行,，指令執(zhí)行完,，再從內(nèi)存讀取下一條指令到CPU執(zhí)行。CPU不斷地取指令,，分析指令,，執(zhí)行指令，再取下一條指令,，這就是程序的執(zhí)行過程,。
總之，計算機的工作就是執(zhí)行程序,，即自動連續(xù)地執(zhí)行一系列指令,，而程序開發(fā)人員的工作就是編制程序，使計算機不斷地工作,。
3．軟件系統(tǒng)概述
軟件系統(tǒng)是指使用計算機所運行的全部程序的總稱,。軟件是計算機的靈魂，是發(fā)揮計算機功能的關(guān)鍵,。有了軟件,，人們可以不必過多地去了解機器本身的結(jié)構(gòu)與原理，可以方便靈活地使用計算機,，從而使計算機有效地為人類工作,、服務(wù)。
隨著計算機應(yīng)用的不斷發(fā)展,，計算機軟件在不斷積累和完善的過程中,，形成了極為寶貴的軟件資源。它在用戶和計算機之間架起了橋梁,，給用戶的操作帶來極大的方便,。
在計算機的應(yīng)用過程中，軟件開發(fā)是個艱苦的腦力勞動過程,，軟件生產(chǎn)的自動化水平還很低,。所以，許多國家投入大量人力從事軟件開發(fā)工作,。正是有了內(nèi)容豐富,、種類繁多的軟件，使用戶面對的不僅是一部實實在在的計算機,，而且還包含許多軟件的抽象的邏輯計算機（稱之為虛擬機），這樣，人們可以采用更加靈活,、方便,、有效的手段使用計算機。從這個意義上說,，軟件是用戶與計算機的接口,。
在計算機系統(tǒng)中，硬件和軟件之間并沒有一條明確的分界線,。一般來說,，任何一個由軟件完成的操作也可以直接由硬件來實現(xiàn)，而任何一個由硬件執(zhí)行的指令也能夠用軟件來完成,。硬件和軟件有一定的等價性,，例如，如圖像的解壓,，以前低檔微機是用硬件解壓,，現(xiàn)在高檔微機則用軟件來實現(xiàn)。
軟件和硬件之間的界線是經(jīng)常變化的,。要從價格,、速度、可靠性等多種因素綜合考慮,，來確定哪些功能用硬件實現(xiàn)合適,，哪些功能由軟件實現(xiàn)合適。
硬件系統(tǒng)的組成
計算機的硬件由主機和外設(shè)組成,，主機由CPU,、內(nèi)存儲器、主板（總線系統(tǒng)）構(gòu)成,，外部設(shè)備由輸入設(shè)備（如鍵盤,、鼠標(biāo)等）、外存儲器（如光盤,、硬盤,、U盤等）、輸出設(shè)備（如
微機與傳統(tǒng)的計算機沒有本質(zhì)的區(qū)別,，它也是由運算機,、控制器、存儲器,、輸入和輸出設(shè)備等部件組成,。不同之處是微機把運算器和控制器集成在一片芯片上，稱之為CPU,。下面以微機為例說明計算機各部分的作用,。
1．CPU
CPU是計算機的核心部件,，它完成計算機的運算和控制功能。運算器又稱算術(shù)邏輯部件（Arithmetical Logic Unit,，ALU）,，主要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算和邏輯判斷等操作,?？刂破鳎–ontrol Unit，CU）是整個計算機的指揮中心,，根據(jù)事先給定的命令,，發(fā)出各種控制信號，指揮計算機各部分工作,。它的工作過程是負(fù)責(zé)從內(nèi)存儲器中取出指令并對指令進(jìn)行分析與判斷,，并根據(jù)指令發(fā)出控制信號，使計算機的有關(guān)設(shè)備有條不紊地協(xié)調(diào)工作,，在程序的作用下,，保證計算機能自動、連續(xù)地工作,。CPU外形如圖1-4所示,。
2．存儲器
存儲器（Memory）是計算機存儲信息的“倉庫”。所謂“信息”是指計算機系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)和程序,。程序是一組指令的集合,。存儲器是有記憶能力的部件，用來存儲程序和數(shù)據(jù),，存儲器可分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器,。內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，也叫隨機存儲器（RAM）,，這種存儲器允許按任意指定地址的存儲單元進(jìn)行隨機地讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù),。由于數(shù)據(jù)是通過電信號寫入存儲器的，因此在計算機斷電后,，RAM中的信息就會隨之丟失,。內(nèi)存條外形如圖1-5所示，它的特點是存取速度快,，可與CPU處理速度相匹配,，但價格較貴，能存儲的信息量較少,。外存儲器（簡稱外存）又稱輔助存儲器,，主要用于保存暫時不用但又需長期保留的程序或數(shù)據(jù)。如軟盤,、硬盤,、光盤等都叫外存儲器,。存放在外存中的程序必須調(diào)入內(nèi)存才能運行，外存的存取速度相對來說較慢,，但外存價格比較便宜,，可保存的信息量大,。常用的外存有磁盤,、磁帶、光盤等,。
CPU和內(nèi)存儲器構(gòu)成計算機主機,。外存儲器通過專門的輸入/輸出接口與主機相連。外存與其他的輸入輸出設(shè)備統(tǒng)稱外部設(shè)備,。如硬盤驅(qū)動器,、軟盤驅(qū)動器、打印機,、鍵盤都屬外部設(shè)備,。
現(xiàn)代計算機中內(nèi)存普遍采取半導(dǎo)體器件，按其工作方式不同,，可分為動態(tài)隨機存取器（DRAM）,、靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）、只讀存儲器（ROM）,。對存儲器存入信息的操作稱為寫入（Write）,，從存儲器取出信息的操作稱為讀出（Read）。執(zhí)行讀出操作后,，原來存放的信息并不改變,，只有執(zhí)行了寫入操作，寫入的信息才會取代原先存入的內(nèi)容,。所以RAM中存放的信息可隨機地讀出或?qū)懭?，通常用來存入用戶輸入的程序和?shù)據(jù)等。計算機斷電后,，RAM中的內(nèi)容隨之丟失,。DRAM和SRAM兩者都叫隨機存儲器，斷電后信息會丟失,，不同的是,，DRAM存儲的信息要不斷刷新，而SRAM存儲的信息不需要刷新,。ROM中的信息只可讀出而不能寫入,，通常用來存放一些固定不變的程序。計算機斷電后,，ROM中的內(nèi)容保持不變,，當(dāng)計算機重新接通電源后,，ROM中的內(nèi)容仍可被讀出。
為了便于對存儲器內(nèi)存放的信息進(jìn)行管理,，整個內(nèi)存被劃分成許多存儲單元,，每個存儲單元都有一個編號，此編號稱為地址（Address）,。通常計算機按字節(jié)編址,。地址與存儲單元為一對一的關(guān)系，是存儲單元的惟一標(biāo)志,。存儲單元的地址,、存儲單元和存儲單元的內(nèi)容是3個不同的概念。地址相當(dāng)于旅館的房間編號,，存儲單元相當(dāng)于旅館的房間,，存儲單元的內(nèi)容相當(dāng)于房間中的旅客。在存儲器中,，CPU對存儲器的讀寫操作都是通過地址來進(jìn)行的,。
外存儲器目前使用得最多的是磁表面存儲器和光存儲器兩大類。磁表面存儲器是將磁性材料沉積在盤片基體上形成記錄介質(zhì),，并在磁頭與記錄介質(zhì)的相對運動中存取信息?，F(xiàn)代計算機系統(tǒng)中使用的磁表面儀器有磁盤和磁帶兩種。硬盤結(jié)構(gòu)如圖1-6所示,。
用于計算機系統(tǒng)的光存儲器主要是光盤（Optical Disk）,，現(xiàn)在通常稱為CD（Compact Disk）。光盤用光學(xué)方式讀寫信息,，存儲的信息量比磁盤存儲器存儲的信息量大得多,，因此受到廣大用戶的青睞。所有外存的存儲介質(zhì)（盤片或磁帶）都必須通過機電裝置才能存取信息,，這些機電裝置稱之為“驅(qū)動器”,，如常用的軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器等,。目前外存儲器的容量不斷增大,，從MB級到GB級，還有海量存儲器等,。
3．輸入設(shè)備
輸入設(shè)備是將外界的各種信息（如程序,、數(shù)據(jù)、命令等）送入到計算機內(nèi)部的設(shè)備,。常用的輸入設(shè)備有鍵盤,、鼠標(biāo)、掃描儀,、條形碼讀入器等,。
4．輸出設(shè)備
輸出設(shè)備是將計算機處理后的信息以人們能夠識別的形式（如文字,、圖形、數(shù)值,、聲音等）進(jìn)行顯示和輸出的設(shè)備,。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機,、繪圖儀等,。
由于輸入/輸出設(shè)備大多是機電裝置，有機械傳動或物理移位等動作過程,，相對而言,，輸入/輸出設(shè)備是計算機系統(tǒng)中運轉(zhuǎn)速度最慢的部件。
軟件系統(tǒng)的組成
計算機軟件由程序和有關(guān)的文檔組成,。程序由一系列的指令按一定的結(jié)構(gòu)組成。文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料,。程序是軟件的主體,，一般保存在存儲介質(zhì)中，如軟盤,、硬盤或光盤中,，以便在計算機上使用。現(xiàn)在人們使用的計算機都配備了各式各樣的軟件,，軟件的功能越強,，使用起來越方便。軟件可分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件,，另一類是應(yīng)用軟件,，軟件系統(tǒng)組成如圖1-7所示。
1．系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件是管理,、監(jiān)控和維護(hù)計算機資源的軟件,，是用來擴大計算機的功能，提高計算機的工作效率,，方便用戶使用計算機的軟件,。系統(tǒng)軟件是計算機正常運轉(zhuǎn)所不可缺少的，是硬件與軟件的接口,。一般情況下系統(tǒng)軟件分為4類：操作系統(tǒng),、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和服務(wù)程序,。
1）操作系統(tǒng)
系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng),。操作系統(tǒng)是由指揮與管理計算機系統(tǒng)運行的程序模板和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管理計算機的硬件資源和軟件資源,，為用戶提供高效,、周到的服務(wù),。操作系統(tǒng)與硬件關(guān)系密切，是加在“裸機”上的第一層軟件,，其他絕大多數(shù)軟件都是在操作系統(tǒng)的控制下運行的,，人們也是在操作系統(tǒng)的支持下使用計算機的。操作系統(tǒng)是硬件與軟件的接口,。
常用的操作系統(tǒng)有UNIX/Xenix,、MS-DOS、Windows XP,、Linux和OS/2,。下面簡單介紹這些操作系統(tǒng)的發(fā)展過程和功能特點。
（1）DOS操作系統(tǒng)
DOS最初是為IBM PC開發(fā)的操作系統(tǒng),，因此它對硬件平臺的要求很低,。即使對于DOS 6.22這樣的高版本，在640KB內(nèi)存,、60MB硬盤,、80286微處理器的環(huán)境下，也能正常運行,。DOS操作系統(tǒng)是單用戶,、單任務(wù)、字符界面和16位的操作系統(tǒng),。因此,，它對于內(nèi)存的管理僅局限于640KB的范圍內(nèi)。DOS有3種不同的品牌,，它們是Microsoft公司的MS-DOS,、IBM公司的PC-DOS和Novell公司的DR-DOS。這3種DOS都是兼容的,，但也有一些區(qū)別,。
（2）Windows操作系統(tǒng)
Windows是Microsoft公司在1985年11月發(fā)布的第一代窗口式多任務(wù)系統(tǒng)，它使PC機開始進(jìn)入了所謂的圖形用戶界面時代,。在1995年,，Microsoft公司推出了Windows 95操作系統(tǒng)；在1998年,，Microsoft公司又推出了Windows 95的改進(jìn)版Windows 98,。Windows 98的一個最大特點就是把Microsoft公司的Internet瀏覽器技術(shù)集成到了Windows 98里面，使得訪問Internet資源就像訪問本地硬盤一樣方便,，從而更好地滿足了人們越來越多的訪問Internet資源的需求,。Windows 95、Windows 98操作系統(tǒng)是一種單用戶、多任務(wù),、32位的操作系統(tǒng),。
在2000年到來之際，Microsoft公司又推出了Windows 2000版本,。它不僅吸取了Windows 98和Windows NT的許多精華之處,，而且是Windows 98和Windows NT的更新?lián)Q代產(chǎn)品。此后,，Windows將不會再有單用戶和網(wǎng)絡(luò)版之分,，使用戶能夠在相同操作系統(tǒng)中，使用相同的,、友好的操作系統(tǒng)界面處理不同的事務(wù),。Windows 2000是一個多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng),。
現(xiàn)在,，Microsoft公司又推出了Windows XP。Windows XP采用了Windows 2000的源代碼作為基礎(chǔ),，使其有可靠的穩(wěn)定性,， 繼續(xù)保持其安全性、可靠性的優(yōu)點,。對于網(wǎng)絡(luò)時代，Windows XP更受人歡迎,。
（3）UNIX系統(tǒng)
UNIX系統(tǒng)是1969年問世的,，最初是在中小型計算機上運用。最早移植到80286微機上的UNIX系統(tǒng),，稱為Xenix?，F(xiàn)在Xenix已發(fā)展成十分成熟的系統(tǒng)，最新版本的Xenix是SCO UNIX和SCO CDT,。UNIX系統(tǒng)的特點是短小精干,、系統(tǒng)開銷小、運行速度快,。目前主要的版本是UNIX 3.2 V4.2以及ODT 3.0,。UNIX系統(tǒng)是一個受人青睞的系統(tǒng)。
UNIX系統(tǒng)是一個多用戶系統(tǒng),，一般要求配有8MB以上的內(nèi)存和較大容量的硬盤,，對于高檔微機也適用。
（4）OS/2系統(tǒng)
OS/2系統(tǒng)正是PS/2系列機開發(fā)的一個新型多任務(wù)操作系統(tǒng),。OS/2克服了640KB主存的限制,，具有多任務(wù)功能。1987年IBM公司在激烈的市場競爭中推出了PS/2（Personal System/2）個人計算機。PS/2系列計算機大幅度突破了現(xiàn)行PC機的體系,，采用了與其他總線互不兼容的微通道總線MCA,，并且IBM自行設(shè)計了該系統(tǒng)的大部分零部件，以防止其他公司的仿制,。
OS/2的特點是采用圖形界面,，它本身是一個32位系統(tǒng)，不僅可以處理32位OS/2系統(tǒng)的應(yīng)用軟件,，也可以運行16位DOS和 Windows軟件,。OS/2系統(tǒng)通常要求在4MB內(nèi)存和100MB硬盤或更高的硬件環(huán)境下運行。如果硬件更高檔,，則系統(tǒng)運行就更加穩(wěn)定,。
2）語言處理系統(tǒng)
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機經(jīng)歷了由低級向高級發(fā)展的歷程,，不同風(fēng)格的計算機語言不斷出現(xiàn),，逐步形成了計算機語言體系。用計算機解決問題時,，人們必須首先將解決該問題的方法和步驟按一定序列和規(guī)則用計算機語言描述出來,，形成計算機程序，然后輸入計算機,，計算機就可按人們事先設(shè)定的步驟自動地執(zhí)行,。
語言處理系統(tǒng)包括機器語言、匯編語言和高級語言,。這些語言處理程序除個別常駐在ROM中可獨立運行外,，都必須在操作系統(tǒng)支持下運行。
（1）機器語言
計算機中的數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制表示的,，機器指令也是用一串由“0”和“1”不同組合的二進(jìn)制代碼表示的,。機器語言是直接用機器指令作為語句與計算機交換信息的語言。
不同的機器,，指令的編碼不同,，含有的指令條數(shù)也不同。因此,，機器指令是面向機器的,。指令的格式和含義是設(shè)計者規(guī)定的，一旦規(guī)定好之后,，硬件邏輯電路就嚴(yán)格根據(jù)這些規(guī)定設(shè)計和制造,，所以制造出的機器也只能識別這種二進(jìn)制信息。
用機器語言編寫的程序,，計算機能識別,，可直接運行，但程序容易出錯。
（2）匯編語言
匯編語言是由一組與機器語言指令一一對應(yīng)的符號指令和簡單語法組成的,。匯編語言是一種符號語言,，它將難以記憶和辨認(rèn)的二進(jìn)制指令碼用有意義的英文單詞（或縮寫）作為輔助記符，使之比機器語言編程前進(jìn)了一大步,。例如“ADD A,，B”表示將A與B相加后存入B中，它能與機器語言指令01001001直接對應(yīng),。但匯編語言與機器語言的一一對應(yīng),，仍需緊密依賴硬件，程序的可移植性差,。
用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言源程序,。經(jīng)匯編程序翻譯后得到的機器語言程序稱為目標(biāo)程序。由于計算機只能識別二進(jìn)制編碼的機器語言,，因此無法直接執(zhí)行用匯編語言縮寫的程序,。匯編語言程序要由一種“翻譯”程序來將它翻譯為機器語言程序，這種翻譯程序稱為編譯程序,。匯編程序是系統(tǒng)軟件的一部分,。
（3）高級語言
高級語言比較接近日常用語，對機器依賴性低,，是適用于各種機器的計算機語言,。用機器語言或匯編語言編程，因與計算機硬件直接相關(guān),，編程困難且通用性差,。因此人們需創(chuàng)造出與具體的計算機指令無關(guān)，其表達(dá)方式更接近于被描述的問題,、更易被人們掌握和書寫的語言，這就是高級語言,。
用高級語言編寫的程序稱為高級語言源程序,，經(jīng)語言處理程序翻譯后得到的機器語言程序稱為目標(biāo)程序。高級語言程序必須翻譯成機器語言程序才能執(zhí)行,，計算機無法直接執(zhí)行用高級語言編寫的程序,。高級語言程序的翻譯方式有兩種：一種是編譯方式，另一種是解釋方式,。相應(yīng)的語言處理系統(tǒng)分別稱為編譯程序和解釋程序,。
在解釋方式下，不生成目標(biāo)程序,，而是對源程序按語句執(zhí)行的動態(tài)順序進(jìn)行逐句分析,，邊翻譯邊執(zhí)行，直至程序結(jié)束。在編譯方式下,，源程序的執(zhí)行分成兩個階段：編譯階段和運行階段,。通常，經(jīng)過編譯后生成的目標(biāo)代碼尚不能直接在操作系統(tǒng)下運行,，還需經(jīng)過連接階段為程序分配內(nèi)存后才能生成真正可運行的執(zhí)行程序,。
高級語言不再面向機器而是面向解決問題的過程以及面向現(xiàn)實世界的對象。大多數(shù)高級語言采用編譯方式處理,，因為編譯方式執(zhí)行速度快,，而且一旦編譯完成后，目標(biāo)程序可以脫離編譯程序獨立存在反復(fù)使用,。面向過程的高級語言種類很多,，比較流行的高級語言有Basic、Pascal和C語言等,。某些適合于初學(xué)者的程序,，如Basic語言及許多數(shù)據(jù)庫語言則采用解釋方式。
1980年左右開始提出的“面向?qū)ο螅∣bject-Oriented）”概念是相對于“面向過程”的一次革命,。專家們預(yù)測,，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想將成為今后程序設(shè)計語言發(fā)展的主流。如C++,、Java,、Visual Basic、Visual C等都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言,?！懊嫦?qū)ο蟆辈粌H作為一種語言，而且作為一種方法貫穿于軟件設(shè)計的各個階段,。
3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫是將具有相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以一定的組織方式存儲起來,，形成相關(guān)系列數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件,。隨著計算機在信息管理領(lǐng)域中日益廣泛深入的應(yīng)用,，產(chǎn)生和發(fā)展了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，隨之出現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Data Base Management System,，DBMS）,。
DBMS是計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件，它是用戶和數(shù)據(jù)庫之間的接口,，是幫助用戶建立,、管理、維護(hù)和使用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的一個軟件系統(tǒng),。
目前已有不少商品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件,，例如DBase,、Visual FoxPro等都是在不同的系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
4）服務(wù)程序
現(xiàn)代計算機系統(tǒng)提供多種服務(wù)程序,，它們是面向用戶的軟件,，可供用戶共享，方便用戶使用計算機和管理人員維護(hù)管理計算機,。
常用的服務(wù)程序有編輯程序,、連接裝配程序、測試程序,、診斷程序,、調(diào)試程序等。
（1）編輯程序（Editor）：該程序能使用戶通過簡單的操作就可以建立,、修改程序或其他文件,，并提供方便的編輯環(huán)境。
（2）連接裝配程序（Linker）：用該程序可以把幾個分別編譯的目標(biāo)程序連接成一個目標(biāo)程序,，并且要與系統(tǒng)提供的庫程序相連接,，才得到一個可執(zhí)行程序。
（3）測試程序（Checking Program）：該程序能檢查出程序中的某些錯誤,，方便用戶對錯誤的排除,。
（4）診斷程序（Diagnostic Program）：該程序能方便用戶對計算機維護(hù)，檢測計算機硬件故障并對故障定位,。
（5）調(diào)試程序（Debug）：該程序能幫助用戶在程序執(zhí)行的狀態(tài)下檢查源程序的錯誤,，并提供在程序中設(shè)置斷點、單步跟蹤等手段,。
2．應(yīng)用軟件
應(yīng)用軟件是為了解決計算機各類問題而編寫的程序,。它分為應(yīng)用軟件包與用戶程序。它是在硬件和系統(tǒng)軟件的支持下,，面向具體問題和具體用戶的軟件,。隨著計算機應(yīng)用的日益廣泛深入，各種應(yīng)用軟件的數(shù)量不斷增加,，質(zhì)量日趨完善,，使用更加方便靈活，通用性越來越強,。有些軟件已逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,，形成了解決某類典型問題的較通用的軟件,，這些軟件稱為應(yīng)用軟件包（Package）。它們通常是由專業(yè)軟件人員精心設(shè)計的,，為廣大用戶提供方便,、易學(xué),、易用的應(yīng)用程序，幫助用戶完成各種各樣的工作,。目前常用的軟件包有字處理軟件,、表處理軟件、會計電算化軟件,、繪圖軟件,、運籌學(xué)軟件包等。
（1）用戶程序
用戶程序是用戶為了解決特定的具體問題而開發(fā)的軟件,。充分利用計算機系統(tǒng)的種種現(xiàn)成的軟件,，在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件包的支持下可以更加方便、有效地研制用戶專用程序,。如各種票務(wù)管理系統(tǒng),、事管理系統(tǒng)和財務(wù)管理系統(tǒng)等。這都屬于用戶程序,。
（2）應(yīng)用軟件包
應(yīng)用軟件包是為實現(xiàn)某種特殊功能,，而精心設(shè)計、開發(fā)的結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的獨立系統(tǒng),，是一套滿足同類應(yīng)用的許多用戶所需要的軟件,。如Microsoft公司生產(chǎn)的Office 2003應(yīng)用軟件包，包含Word 2003（字處理）,、Excel 2003（電子表格）,、PowerPoint 2003（幻燈片）等，是實現(xiàn)辦公自動化的很好的應(yīng)用軟件包,。
系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間并不存在明顯的界限,。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的應(yīng)用軟件中有了許多共同的東西,，把這些共同的部分抽取出來,，形成一個通用軟件，它就逐漸成為系統(tǒng)軟件了,。
微機接口概述
接口是CPU與I/O設(shè)備的橋梁,，它在CPU與I/O設(shè)備之間起著信息轉(zhuǎn)換和匹配的作用。也就是說,，接口電路是處理CPU與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的緩沖器,，接口電路通過總線與CPU相連。由于CPU同外部設(shè)備的工作方式,、工作速度,、信號類型等都不相同，必須通過接口電路的變換作用,，使兩者匹配起來,。
1．接口的作用
接口就是微處理器與外部設(shè)備的連接部件（電路）,，它是CPU與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。例如,，原始數(shù)據(jù)或源程序要通過接口從輸入設(shè)備進(jìn)入微機,，而運算結(jié)果要通過接口向輸出設(shè)備送出去，控制命令也是通過接口發(fā)出去的,，這些來往的信息都是通過接口進(jìn)行交換與傳遞,。用戶從鍵盤輸入的信息只有通過計算機的處理才能在顯示器、打印機中顯示或打印,。只有通過接口電路,，軟磁盤和硬盤才可以極大地擴充計算機的存儲空間。
接口電路的作用,，就是計算機以外的信息轉(zhuǎn)換成與計算機匹配的信息,，使計算機能夠有效地傳遞和處理。
由于計算機的應(yīng)用越來越廣泛,，要求與計算機接口的外圍設(shè)備越來越多,，信息的類型也越來越復(fù)雜。微機接口本身已不是一些邏輯電路的簡單組合,，而是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法,，因而接口技術(shù)是硬件和軟件的綜合技術(shù)。
2．總線
總線是連接計算機CPU,、主存儲器,、輔助存儲器、各種輸入/輸出設(shè)備的一組物理信號線及其相關(guān)的控制電路,，它是計算機中傳輸各部件信息的公共通道,。
微型計算機系統(tǒng)大都采用總線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點是采用一組公共的信號線作為微機各部件之間的通信線,。
各類外部設(shè)備和存儲器,，都是通過各自的接口電路連接到微機系統(tǒng)總線上的。因此,，用戶可以根據(jù)自己的需要,，選用不同類型的外部設(shè)備配置相應(yīng)的接口電路，把它們連接到系統(tǒng)總線上,，從而構(gòu)成不同用途,、不同規(guī)模的系統(tǒng)。
微機系統(tǒng)的總線大致可分為如下幾種,。
（1）地址總線（Address Bus）
地址總線（AB）是微機用來傳送地址的信號線,。地址總線的數(shù)目決定了直接尋址的范圍，例如16根地址線,，可以構(gòu)成216=65536個地址,，可直接尋址64KB地址空間，24根地址線可直尋址16MB地址空間,。
（2）數(shù)據(jù)總線（Data Bus）
數(shù)據(jù)總線（DB）是微機用來傳送數(shù)據(jù)和代碼的總線,，一般為雙向信號線，可以進(jìn)行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送,。
數(shù)據(jù)總線可以從CPU送到內(nèi)存或其他部件,，也可以從內(nèi)存或其他部件送到CPU。通常,，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與微機的字長相等,。例如，32位的CPU芯片,，其數(shù)據(jù)總線也是32位,。
（3）控制總線（Control Bus）
控制總線（CB）用來傳送控制器發(fā)出的各種控制信號。其中包括用來實現(xiàn)命令,、狀態(tài)傳送,、中斷請求、直接對存儲器存取的控制,，以及提供系統(tǒng)使用的時鐘和復(fù)位信號等,。
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“春 天 沒 來” 改 編
2 0 1 2 年 2 月 8 日 于 北 京 |
