計(jì)算機(jī)組成原理,西安郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教研室董梁,本課程的地位及與其他課程關(guān)系,教材及參考書(shū),計(jì)算機(jī)組成原理(第三版)科學(xué)出版社計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)西安郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)組成原理蔣本珊清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)組成原理唐朔飛高等教育出版社計(jì)算機(jī)組成原理王閔電子工業(yè)出版社計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)王愛(ài)英清華大學(xué)出版社,第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論,1.1計(jì)算機(jī)的分類(lèi)和應(yīng)用1.2計(jì)算機(jī)的硬件1.3計(jì)算機(jī)的軟件1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),1.1計(jì)算機(jī)的分類(lèi)和應(yīng)用1.1.1計(jì)算機(jī)的分類(lèi),電子計(jì)算機(jī)從總體上來(lái)說(shuō)分為兩大類(lèi):電子模擬計(jì)算機(jī):電子模擬計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)值由連續(xù)量來(lái)表示,運(yùn)算過(guò)程也是連續(xù)的。電子數(shù)字計(jì)算機(jī):電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是按位運(yùn)算,并且不連續(xù)地跳動(dòng)計(jì)算。,電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是以近似于人類(lèi)的“思維過(guò)程”來(lái)進(jìn)行工作的,所以有人把它叫做電腦。它的發(fā)明和發(fā)展是20世紀(jì)人類(lèi)最偉大的科學(xué)技術(shù)成就之一,也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。數(shù)字計(jì)算機(jī)又可分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。專(zhuān)用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來(lái)劃分的。專(zhuān)用機(jī)是最有效、最經(jīng)濟(jì)和最快速的計(jì)算機(jī),它是針對(duì)某一任務(wù)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī),但是它的適應(yīng)性很差。通用機(jī)適應(yīng)性很大,但是犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性。,通用計(jì)算機(jī)又分巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類(lèi),見(jiàn)圖所示。,1.1.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,計(jì)算機(jī)所以迅速發(fā)展,其生命力在于它的廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍幾乎涉及人類(lèi)社會(huì)的所有領(lǐng)域。下面歸納成六個(gè)方面來(lái)敘述：科學(xué)計(jì)算：科學(xué)研究和工程計(jì)術(shù)計(jì)算領(lǐng)域,是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域,也是應(yīng)用得較廣泛的領(lǐng)域。自動(dòng)控制和測(cè)量：自動(dòng)控制是涉及面極廣的一門(mén)學(xué)科,應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防以至我們?nèi)粘Ｉ畹取?信息處理：計(jì)算機(jī)發(fā)展初期,僅僅用于數(shù)值計(jì)算。后來(lái)應(yīng)用范圍逐漸發(fā)展到非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域,可用來(lái)處理文字、表格、圖象、聲音等各類(lèi)問(wèn)題。教育和衛(wèi)生：計(jì)算機(jī)被譽(yù)為“教育史上的第四次革命”，較多的應(yīng)用是CAI(計(jì)算機(jī)輔助教學(xué))。家用電器：21世紀(jì),國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備將廣泛應(yīng)用于家庭。人工智能：人工智能,又稱(chēng)“智能模擬”,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是要使計(jì)算機(jī)能夠模仿人的高級(jí)思維活動(dòng)。,1.2計(jì)算機(jī)的硬件1.2.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的硬件組成,數(shù)字計(jì)算機(jī)主要組成部分：1.運(yùn)算器2.控制器3.存儲(chǔ)器4.適配器與輸入輸出設(shè)備,1.運(yùn)算器：,運(yùn)算器能進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，還可進(jìn)行邏輯運(yùn)算?？紤]到電子器件的特性，計(jì)算機(jī)中通常采用二進(jìn)制數(shù)。這是因?yàn)槎M(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)律非常簡(jiǎn)單,在電子線(xiàn)路中比較容易實(shí)現(xiàn),而且設(shè)備也最省,其示意圖如下：,2.存儲(chǔ)器：,存儲(chǔ)器的功能:保存或“記憶”計(jì)算機(jī)的有關(guān)信息。存儲(chǔ)器地址:存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)，稱(chēng)為地址。存儲(chǔ)單元:由多個(gè)存儲(chǔ)位構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)單元，通常由8個(gè)存儲(chǔ)位組成。存儲(chǔ)位:存儲(chǔ)的是0或1表示的二進(jìn)制代碼，通常由一個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成。存儲(chǔ)容量:存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)。通常用單位“KB、MB”表示,如64KB,128KB。內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存，是具有一定存儲(chǔ)容量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。相對(duì)而言，計(jì)算機(jī)中配備的存儲(chǔ)容量更大的磁盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器等稱(chēng)為外存儲(chǔ)器。,3.控制器,控制器是計(jì)算機(jī)中發(fā)號(hào)施令的部件,它控制計(jì)算機(jī)的各部件有條不紊地進(jìn)行工作。具體的講,控制器的任務(wù)是從內(nèi)存中取出操作指令加以分析,然后執(zhí)行某種操作:(1)程序?qū)τ诒容^復(fù)雜的算題,計(jì)算機(jī)在運(yùn)算前必須化成一步一步簡(jiǎn)單的加、減、乘、除等基本操作來(lái)做。每一個(gè)基本操作就叫做一條指令,而解算某一問(wèn)題的一串指令序列,叫做該問(wèn)題的計(jì)算程序,簡(jiǎn)稱(chēng)為程序。,(2)指令的形式每條指令應(yīng)當(dāng)明確告訴控制器，從存儲(chǔ)器的哪個(gè)單元取數(shù)，并進(jìn)行何種操作。指令的內(nèi)容由兩部分組成，即操作的性質(zhì)和操作的地址。前者稱(chēng)為操作碼，后者稱(chēng)為地址碼。,操作碼:指出指令所進(jìn)行的操作,如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等等；地址碼:參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)應(yīng)從存儲(chǔ)器的哪個(gè)單元取，運(yùn)算的結(jié)果應(yīng)存到哪個(gè)單元。,(3)控制器的基本任務(wù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，指令必須是按一定的順序一條接一條地進(jìn)行。控制器的基本任務(wù)，就是按照計(jì)算程序所排的指令序列，先從存儲(chǔ)器取出一條指令放到控制器中，對(duì)該指令的操作碼由譯碼器進(jìn)行分析判別，然后根據(jù)指令性質(zhì)，執(zhí)行這條指令，進(jìn)行相應(yīng)的操作。接著從存儲(chǔ)器取出第二條指令，在執(zhí)行這第二條指令。依次類(lèi)推，通常把取指令的一段時(shí)間叫做取指周期，而把執(zhí)行指令的一段時(shí)間叫做執(zhí)行周期。,(4)指令流和數(shù)據(jù)流由于計(jì)算機(jī)件使用0和1兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字，所以使用“位”(bit)作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的最小信息單位。CPU向存儲(chǔ)器送入或從存儲(chǔ)器取出信息時(shí)，用B(字節(jié))和W(字)等較大的信息單位來(lái)工作。一個(gè)“字節(jié)”由8位二進(jìn)制信息組成，而一個(gè)“字”則至少由一個(gè)以上的字節(jié)組成。通常把組成一個(gè)字的二進(jìn)制位數(shù)叫做字長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)字既可以代表指令，也可以代表數(shù)據(jù)。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)則稱(chēng)為數(shù)據(jù)字；如果某字為一條指令則稱(chēng)為指令字。指令和數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)放在內(nèi)存中，從形式上看它們都是二進(jìn)制數(shù)碼。一般來(lái)講，在取指周期中從內(nèi)存讀出的信息是指令流，它流向控制器；而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運(yùn)算器。,4.適配器與輸入輸出設(shè)備,輸入設(shè)備的作用是把人們所熟悉的某種信息形式變換為機(jī)器內(nèi)部所能接收和識(shí)別的二進(jìn)制信息形式。輸出設(shè)備的作用是把計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果變換為人或其他機(jī)器所能接收和識(shí)別的信息形式。計(jì)算機(jī)的輸入/輸出設(shè)備通常稱(chēng)為外圍設(shè)備。由于種類(lèi)繁多且速度各異，因而它們不是直接地同高速工作的主機(jī)相連接，而是通過(guò)適配器部件與主機(jī)相連接。適配器的作用相當(dāng)與一個(gè)轉(zhuǎn)換器，它可以保證外圍設(shè)備用計(jì)算機(jī)所要求的形式發(fā)送或接受信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中還必須有總線(xiàn)。系統(tǒng)總線(xiàn)是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助系統(tǒng)總線(xiàn)，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。,1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的過(guò)去和未來(lái),自1946年在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)制成的世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)以來(lái)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了五代的變化：(1)1946年開(kāi)始的第一代電子管計(jì)算機(jī):計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為每秒幾千次至幾萬(wàn)次，體積龐大，成本很高，可靠性較低，在此期間，形成了計(jì)算機(jī)的基本體系，確定了程序設(shè)計(jì)的基本方法，數(shù)據(jù)處理機(jī)開(kāi)始得到應(yīng)用。(2)1958年開(kāi)始的第二代晶體管計(jì)算機(jī):運(yùn)算速度提高到幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次，可靠性提高，體積縮小，成本降低，工業(yè)控制機(jī)開(kāi)始得到應(yīng)用。,(3)1965年開(kāi)始第三代中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī):可靠性進(jìn)一步提高,體積進(jìn)一步縮小，成本進(jìn)一步下降，運(yùn)算速度提高到幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次。在此期間,形成機(jī)種多樣化，生產(chǎn)系列化，使用系統(tǒng)化，小型計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。(4)1971年開(kāi)始的第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī):可靠性更進(jìn)一步提高,體積更進(jìn)一步縮小，成本更進(jìn)一步降低,速度提高到每秒幾百萬(wàn)次至幾千萬(wàn)次。有幾片大規(guī)模集成電路組成的微型機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。,(5)1986年開(kāi)始的第五代超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī):運(yùn)算速度提高到每妙幾億次至上百億次。由一片巨大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。總之，從1946年計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，大約每隔五年運(yùn)算速度提高10倍，可靠性提高10倍，成本降低10倍，體積縮小10倍。計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仍在繼續(xù)發(fā)展,其發(fā)展趨勢(shì)是：將進(jìn)入以通信為中心的體系結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)智能化將進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)入知識(shí)處理階段。不僅用多處理機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算機(jī)，而且會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。多媒體技術(shù)將有重大突破和發(fā)展。,1.3計(jì)算機(jī)的軟件1.3.1軟件的組成和分類(lèi),計(jì)算機(jī)是由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、適配器、總線(xiàn)和輸入/輸出設(shè)備組成的。這些部件或設(shè)備都是由元件構(gòu)成的有形物體，稱(chēng)為硬件。計(jì)算程序組織并指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件高速自動(dòng)地完成各種運(yùn)算。因?yàn)樗菬o(wú)形的東西，所以稱(chēng)為軟件。例如,用算盤(pán)進(jìn)行運(yùn)算,算盤(pán)本身就是硬件,而運(yùn)算法則和解題步驟等就是軟件。事實(shí)上，利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、控制或作其他工作時(shí),需要有各種用途的程序。,因此，凡是用于一臺(tái)計(jì)算機(jī)的各種程序，統(tǒng)稱(chēng)為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的程序或軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類(lèi)：一類(lèi)叫系統(tǒng)程序，一類(lèi)叫應(yīng)用程序系統(tǒng)程序用來(lái)簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)及使用方法，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能及用途。它包括以下四類(lèi):各種服務(wù)性程序；語(yǔ)言程序；操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)用程序是用戶(hù)利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決某些問(wèn)題所編制的程序，如工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、情報(bào)檢索程序、科學(xué)計(jì)算程序等等。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，這類(lèi)程序的種類(lèi)越來(lái)越多。,1.3.2軟件的發(fā)展演變,如同硬件一樣，計(jì)算機(jī)軟件也是在不斷發(fā)展的，下面以系統(tǒng)程序?yàn)槔?jiǎn)要說(shuō)明軟件的發(fā)展演變過(guò)程。1.目的程序早期計(jì)算機(jī)中，人們直接用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序，這種編寫(xiě)程序的方式稱(chēng)為手編程序。這種用機(jī)器語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的程序，計(jì)算機(jī)完全可以識(shí)別并能執(zhí)行，所以又叫做目的程序。但是用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序很繁瑣，又耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，容易出錯(cuò)，出錯(cuò)后尋找錯(cuò)誤也相當(dāng)費(fèi)事，這就大大限制了計(jì)算機(jī)的使用。,2.匯編程序?yàn)榱司帉?xiě)程序方便翻譯和提高機(jī)器的使用效率，人們用一些約定的文字、符號(hào)和數(shù)字按規(guī)定的格式來(lái)表示各種不同的指令，然后再用這些特殊符號(hào)表示的指令來(lái)編寫(xiě)程序，這就是所謂的匯編語(yǔ)言。借助于匯編程序，計(jì)算機(jī)本身自動(dòng)地把符號(hào)語(yǔ)言表示的程序(稱(chēng)為匯編源程序)翻譯成用機(jī)器語(yǔ)言表示的目的程序。,3.高級(jí)語(yǔ)言程序?yàn)榱诉M(jìn)一步實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化和便于程序交流，使不熟悉具體計(jì)算機(jī)的人也能很方便地使用計(jì)算機(jī)，人們又創(chuàng)造了各種接近于數(shù)學(xué)語(yǔ)言的算法語(yǔ)言。算法語(yǔ)言是指按實(shí)際需要規(guī)定好的一套基本符號(hào)以及由這套基本符號(hào)構(gòu)成程序的規(guī)則。比較接近數(shù)學(xué)語(yǔ)言，直觀(guān)通用,與具體機(jī)器無(wú)關(guān)，只要稍加學(xué)習(xí)就能掌握，便于推廣使用計(jì)算機(jī)。用算法語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)為源程序，這種源程序是不能由機(jī)器直接識(shí)別和執(zhí)行的，必須給計(jì)算機(jī)配備一個(gè)即懂算法語(yǔ)言又懂機(jī)器語(yǔ)言的翻譯，才能把源程序翻譯為機(jī)器語(yǔ)言。,翻譯通常采用下面兩種方法：1.計(jì)算機(jī)配置一套用機(jī)器語(yǔ)言寫(xiě)的編譯程序,它把源程序翻譯成目的程序,然后機(jī)器執(zhí)行目的程序,得出計(jì)算結(jié)果。但由于目的程序一般不能獨(dú)立運(yùn)行,還需要一種叫做運(yùn)行系統(tǒng)的輔助軟件來(lái)幫助。通常,把編譯程序和運(yùn)行系統(tǒng)和稱(chēng)為編譯系統(tǒng)。2.使源程序通過(guò)所謂的解釋系統(tǒng)進(jìn)行解釋執(zhí)行,即逐個(gè)解釋并立即執(zhí)行源程序的語(yǔ)句,它不是編出目的程序后再執(zhí)行,而是直接逐一解釋語(yǔ)句并得出計(jì)算結(jié)果。,4.操作系統(tǒng)為了擺脫用戶(hù)直接使用機(jī)器并獨(dú)占機(jī)器這種情況,依靠計(jì)算機(jī)來(lái)管理自己和管理用戶(hù),于是人們又創(chuàng)造出操作系統(tǒng)。它是隨著硬件和軟件不斷發(fā)展而逐漸形成的一套軟件系統(tǒng),用來(lái)管理計(jì)算機(jī)資源(如處理器、內(nèi)存、外部設(shè)備和各種編譯、應(yīng)用程序)和自動(dòng)調(diào)度用戶(hù)的作業(yè)程序,而使多個(gè)用戶(hù)能有效地共用一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)不同使用環(huán)境要求,操作系統(tǒng)目前大致分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等多種。,5.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)在信息處理、情報(bào)檢索及各種管理系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展,要求大量處理某些數(shù)據(jù),建立和檢索大量的表格。這些數(shù)據(jù)和表格按一定的規(guī)律組織起來(lái),使得處理更方便,檢索更迅速,用戶(hù)使用更方便,于是出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)。所謂數(shù)據(jù)庫(kù)就是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量相關(guān)數(shù)據(jù),方便多用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件資源組成的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件一起,組成了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。,1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.4.1多級(jí)組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),1.微程序設(shè)計(jì)級(jí)這是一個(gè)實(shí)在的硬件級(jí)，它由機(jī)器硬件直接執(zhí)行微命令。如果某一個(gè)應(yīng)用程序直接用微命令來(lái)編寫(xiě)，那么可在這一級(jí)上運(yùn)行應(yīng)用程序。2.一般機(jī)器級(jí)也稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言級(jí)，由微程序解釋機(jī)器指令系統(tǒng)。這一級(jí)也是硬件級(jí)。3.操作系統(tǒng)級(jí)由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。這些操作系統(tǒng)由機(jī)器指令和廣義指令組成，這些廣義指令是操作系統(tǒng)定義和解釋的軟件指令，所以這一級(jí)也稱(chēng)為混合級(jí)。,4.匯編語(yǔ)言級(jí)給程序人員提供一種符號(hào)形式語(yǔ)言，以減少程序編寫(xiě)的復(fù)雜性。這一級(jí)由匯編程序支持和執(zhí)行。如果應(yīng)用程序采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，則機(jī)器必須要有這一級(jí)的功能；如果應(yīng)用程序不采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，則這一級(jí)可以不要。5.高級(jí)語(yǔ)言級(jí)面向用戶(hù)，為方便用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用程序而設(shè)置的。這一級(jí)由各種高級(jí)語(yǔ)言編譯程序支持和執(zhí)行。,1.4.2軟件與硬件的邏輯等價(jià)性,隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和軟件硬化的趨勢(shì),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件界限已經(jīng)變得模糊了。因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖?lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件來(lái)完成。對(duì)于某一功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價(jià)格、速度、可靠性、存儲(chǔ)容量、變更周期等因素。就目前而言，一些計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是，把原來(lái)明顯地在一般機(jī)器級(jí)通過(guò)編制程序?qū)崿F(xiàn)的操作，如整數(shù)乘除法指令、浮點(diǎn)運(yùn)算指令、處理字符串指令等等，改為直接由硬件完成。,總之，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，實(shí)體硬件機(jī)的功能范圍不斷在擴(kuò)大。由于容量大、價(jià)格低、體積小、可以改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器提供了軟件固化的良好物質(zhì)手段。現(xiàn)在已經(jīng)可以把許多復(fù)雜的、常用的程序制作成所謂固件。其次，目前在一片硅單晶芯片上制作復(fù)雜的邏輯電路已經(jīng)是實(shí)際可行的，這就為擴(kuò)大指令的功能提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，可以通過(guò)硬件來(lái)直接解釋執(zhí)行。進(jìn)一步的發(fā)展，就是設(shè)計(jì)所謂面向高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)，可以通過(guò)硬件直接解釋執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句而不需要先經(jīng)過(guò)編譯程序的處理。傳統(tǒng)的軟件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。,第一章小結(jié),習(xí)慣上所稱(chēng)的“電子計(jì)算機(jī)”是指現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，它分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)兩大類(lèi)。專(zhuān)用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來(lái)劃分的。通用計(jì)算機(jī)又分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)六類(lèi)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、性能、價(jià)格、依次遞減。計(jì)算機(jī)的生命在于它的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用的范圍幾乎涉及人類(lèi)社會(huì)的所有領(lǐng)域。歸納起來(lái)，在科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、測(cè)量與測(cè)試、信息處理、教育衛(wèi)生、家庭電器、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用成就最為突出。,計(jì)算機(jī)的硬件是由有形的電子器件等構(gòu)成的，它包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、適配器、輸入輸出設(shè)備。存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行，這是馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，也是計(jì)算機(jī)自動(dòng)化工作的關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)的軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計(jì)算機(jī)不同于一般電子設(shè)備的本質(zhì)所在。計(jì)算機(jī)軟件一般分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大類(lèi)。系統(tǒng)程序用來(lái)簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化使用方法，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能和用途。應(yīng)用程序是針對(duì)某一應(yīng)用課題領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)又硬件、軟件組成的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，它通常由微程序級(jí)、一般機(jī)器級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、匯編語(yǔ)言級(jí)、高級(jí)語(yǔ)言級(jí)組成，每一級(jí)上都能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，且得到下面各級(jí)的支持。,作業(yè)：,第一章：4、5、8、9,