通常人们习惯使用类似自然语言的高级程序设计语言,例如C、C++或Java等。高级语言需要翻译为计算机能识别的指令,即机器语言,才能被计算机直接执行。机器语言是由0和1组成的二进制代码,称为低级语言。
将二进制代码的指令和数据使用便于记忆的符号-助记符-来表示将形成来汇编语言(Assembly)。
计算机系统包括硬件(Hardware)和软件(Software)两大部分。
硬件(Hardware)是指构成计算机的实在的物理设备。
软件(Software)一般是指在计算机上运行的程序。
微型计算机(Microcomputer),简称微机,是最常使用的一类计算机,在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域有着广泛的应用。
冯·诺依曼设计思想的计算机由5大部件组成:控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。
控制器是整个计算机的控制核心;
运算器是对数据进行运算处理的部件;
存储器是用来存放数据和程序的部件;
输入设备将数据和程序变换成计算机内部所能识别和接受的信息方式,并把它们送入存储器中;
输出设备将计算机处理的结果以人们能接受的或其他机器能接受的形式送出。
现代计算机对冯·诺依曼计算机结构进行改进,五大部件演变为三个硬件子系统:处理器、存储系统和输入输出系统。
传统的存储器也发展成为存储系统,由寄存器、高速缓冲存储器、主存储器及辅助存储器构成。
处理器和存储系统在信息处理中起主要作用,是计算机硬件的主体部分,通常被称为“主机”。
输入设备和输出设备统称为外部设备,简称为外设或I/O设备;
为简化各个部件的相互连接,现代计算机广泛应用总线结构如下图:
处理器是计算机的运算和控制核心,微机中可被称为微处理器(Microprocessor)。人们习惯称它为CPU。
处理器芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元(即寄存器)。
高性能处理器内部非常复杂,例如运算器中不仅有基本的整数运算器、还有浮点处理单元甚至多媒体数据运算单元,控制器还会包括存储管理单元、代码保护机制等,为提高存储器的性能还会集成高速缓冲存储器。
我们常用的PC采用美国英特尔(Intel)公司的80x86系列处理器与兼容的处理器。
Intel 80x86系列处理器,它们都源于16位结构的Intel 8086处理器,而8086具有的所有指令,即指令系统是整个Intel 80x86系列处理器的基本指令集。
存储器(Memory)是计算机的记忆部件,存放程序和数据。存储系统由处理器内部的寄存器(Register)、高速缓冲存储器(Cache)、主板上的主存储器和以外设形式出现的辅助存储器构成。
按所起作用,存储器可分为主存储器和辅助存储器。
主存储器:主要用来存放当前正在运行的程序和等待处理的数据,也就是内存。
辅助存储器:主要由磁盘、光盘存储器构成,以外设的形式安装助机器上,比如硬盘。
按读写功能,存储器可分为可读可写存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。
RAM:可读可写,存放在RAM芯片上的信息断电后将会丢失。
ROM:只能读取,在芯片中的信息则可在断电后保存。
外部设备是指计算机上配备的输入(Input)设备和输出(Output)设备,也称 I/O 设备或外围设备,简称外设(Peripheral),其作用是让用户与计算机实现交互。
计算机上配置的标准输入设备是键盘、标准输出设备是显示器,二者又合称为控制台(Console)。
由于各种外设的工作速度、驱动方法差别很大,无法与处理器直接匹配,所以就需要有一个I/O接口来充当外设和主机之间的桥梁。
总线(Bus)是用于多个部件相互连接、传递信息的公共通道,物理上就是一组公用导线。
系统总线上传送的信息包括数据信息、地址信息、控制信息,因此,系统总线包含有三种不同功能的总线:
数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)。
微型计算机通过系统总线将各部件连接到一起,实现了微型计算机内部各部件间的信息交换。
对汇编语言程序员来说,处理器、存储器和外部设备依次被抽象为寄存器、存储器地址和输入输出地址,因为编程过程中将只能通过寄存器和地址实现处理器控制、存储器和外设的数据存取及处理等操作。
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