存放当前要执行的指令代码。指令译码器ID用来识别IR中存放的要执行指令的性质。操作控制器OC根据指令译码器ID对要执行的指令进行译码，产生实现该指令的全部动作的控制信号。
2) 运算器
运算器是一个用于信息加工的部件。它对数据编码进行算术运算和逻辑运算。算术运算是按照算术规则进行的运算。逻辑运算一般泛指非算术性运算，例如比较、移位、逻辑加、逻辑乘、逻辑取反及“异或”操作等。运算器通常由运算逻辑部件(ALU)和一系列寄存器组成。 80
3) 存储器
存储器的主要功能是存放程序和数据。不管是程序还是数据，在存储器中都是用二进制的形式表示的，它们统称为信息。 (1) 存储器的分类。存储器分为内存储器(主存储器)和外存储器(辅助存储器)两类。
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内存储器简称内存，是计算机各部件信息交流的中心。用户通过输入设备输入的程序和数据先送入内存，控制器执行的指令和运算器处理的数据取自内存，运算的中间结果和最终结果保存在内存中，输出设备输出的信息来自内存。内存中的信息如要长期保存，应送到外存中。总之，内存要与计算机的各个部件打交道，用来存放现行程序的指令和数据。所以，内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。 82
目前，大多数内存由半导体器件构成。内存由许多存储单元组成，每个存储单元存放一个数据或一条指令，且有自己的地址，根据地址就可找到所需的数据和程序。内存具有容量小、存取速度快、停电后数据丢失的特点。
外存储器简称外存，用来存储大量暂时不参与运算的数据和程序及运算结果。通常外存不和计算机的其他部件直接交换数据，而是成批地与内存交换信息。外存储器具有容量大、存取速度慢、停电后数据不丢失的特点。常见的外存设备有软盘、硬盘、闪盘、光盘和磁带等。 83
(2) 与存储器有关的术语： 地址：整个内存被分成若干存储单元，每个存储单元都可以存放程序或数据。用于标识每个存储单元的惟一的编号称为地址。
位：一个二进制数(0或1)称为位(bit，比特)，是数据的最小单位。
字节：每8个相邻的二进制位称为一个字节。为了衡量存储器的容量，统一以字节(Byte，简写为B)为基本单位。存储器的容量一般使用KB、MB、GM、TB表示，它们之间的关系是1 KB=1024 B，1 MB=1024 KB，1 GB=1024 MB，1 TB=1024 GB，其中1024=210。 84
字和字长：在计算机中，作为一个整体被存取或运算的最小信息单位称为字或单元；每个字中存放的二进制数的长度称为字长。计算机字长一般是指参加运算的寄存器所能表示的二进制数的位数。计算机的功能设计决定了机器的字长。机器字长可以是8位、16位、32位、64位等，显然，机器字长包括一个或多个字节。 4) 输入设备
输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变换为计算机能识别的形式而存放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。输入设备与主机之间通过接口连接。 85
5) 输出设备
输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音响等。外存储器是计算机中重要的外部设备，它即可以作为输入设备，也可以作为输出设备。
总之，计算机硬件系统是运行程序的基本组成部分，人们通过输入设备将程序和数据存入存储器；运行时，控制器从存储器中逐条取出指令，将其解释成控制命令，去控制各部件的动作；数据在运算器中加工处理，处理后的结果通过输出设备输出。 86
2．计算机软件系统 软件系统是指为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。程序是完成某一任务的指令或语句的有序集合；数据是程序处理的对象和处理的结果；文档是描述程序操作及使用的相关资料。计算机的软件是计算机硬件与用户之间的一座桥梁。
计算机软件按其功能分为应用软件和系统软件两大类。用户与计算机系统各层次之间的关系如图1.3所示。 87
用 用 统
应 系
计算
机硬件
软 软
件
用户 件
用户
图1.3 用户与计算机系统各层次之间的关系 88
1) 系统软件
系统软件是指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。其功能是方便用户，提高计算机使用效率，扩充系统的功能。系统软件具有两大特点：一是通用性，其算法和功能不依赖特定的用户，无论哪个应用领域都可以使用；二是基础性，其他软件都是在系统软件的支持下开发和运行的。
系统软件是构成计算机系统必备的软件，通常将系统软件分为以下几类： 89
(1) 操作系统(Operating System，简称OS)。操作系统是管理计算机的各种资源、自动调度用户的各种作业程序、处理各种中断的软件。它是计算机硬件的第一级扩充，是用户与计算机之间的桥梁，是软件中最基础和最核心的部分。它的作用是管理计算机中的硬件、软件和数据信息，支持其他软件的开发和运行，使计算机能够自动、协调、高效地工作。
操作系统多种多样，目前常用的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、Linux、Windows 98、NetWare、Windows NT等。 90
(2) 程序设计语言。人们要使用计算机，就必须与计算机进行交流，要交流就必须使用计算机语言。目前，程序设计语言可分为四类：机器语言、汇编语言、高级语言及甚高级语言。 91
机器语言是计算机硬件系统能够直接识别的、不需翻译的计算机语言。机器语言中的每一条语句实际上是一条二进制形式的指令代码，由操作码和操作数组成。操作码指出进行什么操作；操作数指出参与操作的数或在内存中的地址。用机器语言编写程序时工作量大、难于使用，但执行速度快。它的指令二进制代码通常随CPU型号的不同而不同，不能通用，因而说它是面向机器的一种低级语言。通常不用机器语言直接编写程序。 92
汇编语言是为特定计算机或计算机系列设计的。汇编语言用助记符代替操作码，用地址符号代替操作数。由于这种“符号化”的做法，因而汇编语言也称为符号语言。用汇编语言编写的程序称为汇编语言“源程序”。汇编语言程序比机器语言程序易读、易检查、易修改，同时又保持了机器语言执行速度快、占用存储空间少的优点。汇编语言也是面向机器的一种低级语言，不具备通用性和可移植性。 93
高级语言是由各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则组成的，它更容易阅读、理解和修改，编程效率高。高级语言不是面向机器的，而是面向问题，与具体机器无关，具有很强的通用性和可移植性。高级语言的种类很多，有面向过程的语言，例如FORTRAN、BASIC、PASCAL、C等；有面向对象的语言，例如C++、Visual Basic、Java等。 94
不同的高级语言有不同的特点和应用范围。FORTRAN语言是1954年提出的，是出现最早的一种高级语言，适用于科学和工程计算；BASIC语言是初学者的语言，简单易学，人机对话功能强；PASCAL语言是结构化程序语言，适用于教学、科学计算、数据处理和系统软件开发，目前逐步被C语言所取代；C语言程序简练、功能强，适用于系统软件、数值计算、数据处理等，已成为目前高级语言中使用最多的语言之一；C++、Visual Basic等面向对象的程序设计语言，给非计算机专业的用户在Windows环境下开发软件带来了福音；Java语言是一种基于C++的跨平台分布式程序设计语言。 95
40余年来，高级语言发生了巨大的变化，但从根本上说，上述的通用语言仍都是“过程化语言”。编码的时候，要详细描述问题求解的过程，告诉计算机每一步应该“怎样做”。为了把程序员从繁重的编码中解放出来，还需寻求进一步提高编码效率的新语言，这就是甚高级语言(VHL)或第4代语言(4GL)产生的背景。
对于4GL语言，迄今仍没有统一的定义。一般认为，3GL是过程化的语言，目的在于高效地实现各种算法；4GL则是非过程化的语言，目的在于直接地实现各类应用系统。前者面向过程，需要描述“怎样做”；后者面向应用，只需说明“做什么”。 96
(3) 语言处理程序。将计算机不能直接执行的非机器语言源程序翻译成能直接执行的机器语言的语言翻译程序总称为语言处理程序。
· 源程序：用各种程序设计语言编写的程序称为源程序，计算机不能直接识别和执行。
· 目标程序：源程序必须由相应的解释程序或编译程序翻译成机器能够识别的机器指令代码后，计算机才能执行，这正是语言处理程序所要完成的任务。翻译后的机器语言程序称为目标程序。
· 汇编程序：将汇编语言源程序翻译成机器语言程序的翻译程序称为汇编程序，如图1.4(a)所示。 97
汇编语 源程序 汇编 汇编程 机器语 目标程序 结 执行
图1.4 语言处理程序 (a) 汇编过程；(b) 编译过程 98
高级语言程序
机器语言程序
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