1.5微型计算机系统组成

微型计算机系统包括硬件系统（微型计算机硬件）和软件系统

1.5.1硬件组成

1.微型计算机的基本结构 微型计算机的硬件指有形的物理设备，是微型计算机系统中所有的实际物理装置的总称。

微型计算机的硬件系统主要包括：微处理器、主存储器/辅助存储器、接口电路、输入/输出设备、总线等。

把微处理器芯片、存储器芯片、输入/输出（I/O）接口芯片等部件通过一组通用的信号线内总线）连接在印制电路板上，称为主机。

主机的I/O接口通过一组通用的信号线（外总线）把外部设备（如键盘、显示器及必要的I/O装置）连接在一起，构成了微型计算机，如图1-18所示。

图1-18以总线形式构成的计算机硬件结构图

2.微处理器 微处理器是计算机的核心部件，如果把一台计算机比作一个加工厂，微处理器就是这个加工厂的总调度和核心加工车间。微处理器主要由运算器、控制器及通用寄存器组组成。

运算器用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算，运算器也称为执行单元。

控制器是指挥中心，主要功能是依次从存储器中取出指令代码进行译码，根据计算机指令的功能发出一系列操作命令，控制计算机各个部件自动、协调一致地工作。

寄存器组用来临时存放CPU当前运算所需的频繁使用的数据、地址及状态信息，以提高CPU的工作速度。

3.存储器 存储器具有记忆功能，用来存放数据和程序。

存储器可以分为两类：主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。

（1）主存储器（内存）

主存储器主要有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。

随机存储器一般用来存放程序运行过程中的中间数据，计算机掉电时数据不再保存。只读存储器一般用来存放程序，计算机断电时信息不会丢失。

由于内存的存取速度快而容量相对较小，它直接与CPU相连接，受CPU直接控制。计算机中正在运行的程序与数据都必须存放在内存中。

（2）辅助存储器（外存）

辅助存储器存取速度慢但容量相对较大，具有永久记忆功能，它存放着计算机系统中几乎所有的信息。但外存中的信息必须调入内存才能被CPU使用。

外存主要由磁表面存储器（硬盘）、闪存（U盘）和光盘存储器等设备组成。常用的硬盘容量大（可达160GB以上），存取速度相对较快，是目前最主要的外存设备。U盘即USB盘的简称（闪存），最大的特点是：小巧便于携带、存储容量大、价格便宜。现在常用的U盘容量有8GB，16GB等。光盘分为CD和DVD，在计算机中得到了广泛的应用，因其成本低、存储容量大，深受欢迎。

存储器的容量常以字节为单位，表示如下。千字节（KB）1KB=1024B(210=1024)兆字节（MB）1MB=1024KB(220=1M)吉字节（GB）1GB=1024MB(230=1G)太字节（TB）1TB=1024GB(240=1T)若存储器内存容量为1GB，即表示其容量为

4.输入设备 输入设备是指用来输入数据、程序及操作命令的部件。输入设备类型很多，常用的有命令输入设备（键盘、鼠标、触摸板等）、数字和文字输入设备（键盘、写字板等）、图形输入设备（扫描仪、数码相机等）、声音输入设备（传声器、MIDI演奏器等）、视频输入设备（摄像机）和数据采集输入设备（用于工业控制）等。

5.输出设备

输出设备一般是指输出数据处理结果的信息设备。常用的有显示器、打印机、绘图仪等。在计算机控制系统中，输出设备一般是指执行部件。输入/输出设备是系统中运行速度最慢的部件。

6.总线 总线是连接计算机各部件之间的一组公共的信号线。一般情况下，总线可分为系统总线和外总线。

（1）系统总线

系统总线是以微处理器为核心引出的连接计算机各逻辑功能部件的信号线。利用系统总线可把存储器、输入/输出接口等部件通过标准接口方便地连接在总线上，如图1-18所示。

微处理器通过总线与各部件相互交换信息，这样可灵活机动、方便地改变计算机的硬件配置，使计算机物理连接结构大大简化。但是，由于总线是信息的公共通道，各种信息相互交错，非常繁忙，因此，CPU必须分时地控制各部件在总线上相互传送信息，也就是说，总线上任一时刻只能有一个挂在总线上的设备传送一种信息。因此，系统总线应包括：地址总线AB）、控制总线（CB）和数据总线（DB）。

地址总线（AB）：CPU根据指令的功能需要访问某一存储器单元或外部设备时，其地址信息由地址总线输出，然后经地址译码单元输出信号选择相应的存储单元或外部设备。地址总线为20位时，可寻址范围为220B=1MB，地址总线的位数决定了所寻址存储器容量或外设数量的范围。在任一时刻，地址总线上的地址信息是唯一对应某一存储单元或外部设备的。

控制总线（CB）：由CPU产生的控制信号是通过控制总线向存储器或外部设备发出控制命令的，以使在传送信息时协调一致地工作。CPU还可以接收由外部设备发来的中断请求信号和状态信号，所以控制总线可以是输入、输出或双向的。

数据总线（DB）：CPU是通过数据总线与存储单元或外部设备交换数据信息的，故数据总线应为双向总线。在CPU进行读操作时，存储单元或外设的数据信息通过数据总线传送给CPU；在CPU进行写操作时，CPU把数据通过数据总线传送给存储单元或外部设备。

（2）外总线

外总线又称为通信总线，是微型计算机各系统之间，或微型计算机系统与外部设备之间信息传输的通路。

（3）标准总线

为了使计算机与各个部件及外部设备连接标准化、通用化、系列化，将其连接的总线确定功能规范、机械结构规范及电气信号（高低电平、动态转换时间、负载能力），这样的总线称为标准总线。标准总线为计算机系统或计算机应用系统中各模块的互联提供了一个标准界面。该界面对界面两侧的模块而言都是透明的，界面任一方只需根据标准总线的要求实现接口的功能即可，而不必考虑另一方的接口方式。采用标准总线，可以为计算机接口的软、硬件设计提供方便，使各模块的接口芯片设计相对独立，为接口软件的模块化设计带来方便。

常见的系统总线标准有EISA总线、VESA总线和PCI总线。

常用的通信总线标准有RS-232C、RS-485等。

7.输入输出（I/O）接口 CPU通过接口电路与外部输入/输出设备交换信息，如图1-18所示。

由于外部设备种类、数量较多，而且各种参量（如运行速度、数据格式及物理量）也不尽相同。CPU为了实现选取目标外部设备并与其交换信息，必须借助接口电路。一般情况下，接口电路通过地址总线、控制总线和数据总线与CPU连接；通过数据线（D）、控制线C）和状态线（S）与外部设备连接。在微型计算机系统中，常常把一些通用的、复杂的I/O接口电路制成统一的、遵循总线标准的电路板卡，CPU通过板卡与I/O设备建立物理连接，使用十分方便。

1.5.2软件系统

计算机软件指在硬件上运行的程序和相关的数据文档。计算机的工作过程也就是执行程序的过程，计算机所做的任何工作都是执行程序的结果，数据是程序处理的对象。

软件系统就是计算机上运行的各种程序、管理的数据和有关文档的集合。

微型计算机软件的功能主要有以下几个方面。

1）控制管理计算机硬件资源，提高资源的利用效率，协调计算机各组成部分的工作。

2）提供友好的人机交互界面。

3）为程序员提供开发应用软件的工具和环境。

4）完成特定应用信息的处理功能。

根据软件功能的不同，软件系统可分为系统软件和应用软件。

1.系统软件 系统软件是指使用和管理计算机的软件，包括操作系统、各种语言处理程序（MASM汇编程序）、数据管理系统与工具软件等。系统软件一般由商家提供给用户。

（1）操作系统（Operating System）

操作系统是直接运行在计算机上的最基本的系统软件，它负责对计算机系统中各类资源进行统一控制、管理、调度和监督，合理地组织计算机的工作流程。其目的是提高各类资源利用率，方便用户使用，提供友好的人机交互界面。常见的操作系统有Windows XP、Windows 7、UNIX、Linux等。

（2）程序设计语言及其处理程序

程序设计语言又称计算机语言，即计算机所能识别的语言。任何软件或者说计算机所执行的任何操作都必须用计算机语言进行描述，这就是所谓的程序设计。

计算机语言是实现程序设计以便人与计算机进行信息交流的必备工具，又称程序设计语言。

计算机语言可分为3类：机器语言、汇编语言、高级语言。

1）机器语言（又称二进制目标代码）是CPU硬件唯一能够直接识别的语言，在设计CPU时就已经确定其代码的含义。人们要计算机所执行的任何操作，最终都必须转换为相应的机器语言由CPU识别、控制执行。CPU系列不同，其机器语言代码的含义也不同。

2）汇编语言使用人们便于记忆的符号来描述与之相应的机器语言，机器语言的每一条指令，都对应一条汇编语言的指令。但是，用汇编语言编写的源程序必须翻译为机器语言，CPU才能执行。把汇编语言源程序翻译为机器语言的工作由“汇编程序”完成，整个翻译过程称为“汇编”。

用汇编语言编写的程序运行速度快、占用存储单元少、效率高，但程序设计者必须熟悉计算机内部资源等硬件设施。

3）高级语言是一种接近人们习惯的程序设计语言，它使用人们所熟悉的文字、符号及数学表达式来编写程序，使程序的编写和操作都显得十分方便。由高级语言编写的程序称为“源程序”。在计算机内部，源程序同样必须翻译为CPU能够识别的二进制代码所表示的“目标程序”，具有这种翻译功能的程序称为“编译程序”，如图1-19所示。

图1-19源程序编译过程

每一种高级语言都有与其相应的编译程序，通过编译程序可以把源程序翻译成相应的机器语言的目标程序。

在操作系统的管理下，目标程序必须通过连接装配程序（link.exe）连接成可执行程序。目标程序和可执行程序都是以文件方式（文件扩展名分别为“obj”和“exe”）存放在磁盘上。可执行文件一旦生成，即可独立运行。

（3）数据库管理系统

在众多的计算机应用中，有一类主要的计算机应用，称为数据密集型应用，它涉及的数据量大，一般需放在辅助存储器中，它需要开发一种统一管理数据和共享数据为主要特征的数据系统。在数据库系统中，数据不再仅仅服务于某个程序或用户，而是看作一个单位的共享资源，它由一个叫作数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）的软件统一管理。

（4）实用程序与软件工具

实用程序是指一些日常使用的辅助性、工具性程序。它们能满足用户使用的功能要求。

软件工具则是指一类对软件开发特别有用的工具程序，它们可以用来帮助用户对其他程序进行开发、修复或者优化性能等。

2.应用软件 应用软件是由用户在计算机系统软件资源的平台上，为解决实际问题所编写的应用程序。在计算机硬件已经确定的情况下，为了让计算机解决各种不同的实际问题，就需要编写相应的应用程序。随着市场对软件的膨胀需求和软件技术的飞速发展，常用的应用软件已经标准化、模块化、商品化，用户在编写应用程序时可以通过指令直接调用。

应用软件主要包括以下两大类。

1）在许多行业和部门中广泛使用的应用软件（如Office等）。

2）为解决具体应用问题而设计的应用软件。