ccs80中編譯器如何

1. 關於計算機計數系統的概念

1. 計算機系統的構成：

a. 由軟硬體兩大部分組成；

b. 硬體：是指實體部分，通常指主機（MPU、內存及其支持部件）、介面、外設這些看得見摸得著的東西；

c. 軟體：是指程序和相關附件（程序的產品說明、使用說明等），軟體不僅能充分調動硬體的功能而且能局部模仿人類思維，因此軟體也是評價系統好壞的重要標志；

d. 軟體通常分為兩大類：

i. 系統軟體：底層軟體，和相應的硬體緊密相連，通用性較差，基於硬體平台，主要有這幾類：

*1. 標准程序庫：例如開機啟動程序BIOS；

*2. 語言處理程序：特指匯編以及高級語言編譯器；

*3. 操作系統：有批處理、分時、實時等類型；

*4. 服務程序：例如連接、診斷、調試程序等；

*5. 資料庫管理程序：基於操作系統，又低於應用程序；

*6. 網路通信程序等；

ii. 應用軟體：位於最高層次，基於系統軟體，比如游戲軟體、事務管理軟體、文本編輯器等；

舉例：比如游戲里的存檔功能就是調用了操作系統提供的文件寫入功能，因此游戲軟體是基於操作系統的；

2. 計算機系統的層次結構：

a. 三級層次結構：

第三級（最高級） 虛擬機M3（高級語言機器）

實質是編譯器，將高級語言編譯成匯編語言再傳給M2執行，

從外部看上去就是一台可以直接運行高級語言的機器，將M2的功能隱藏了

第二級 虛擬機M2（匯編語言機器）

實質也是編譯器，將匯編語言編譯成機器語言再傳給M1執行，

從外部看上去就是一台可以直接運行匯編語言的機器，將M1的功能隱藏了

第一級（最底層） 實際機器M1（機器語言機器）

可以直接運行機器語言程序

b. 嚴格來講以上虛擬機都屬於翻譯程序，通常翻譯程序可以分為兩類：

i. 編譯型：就像a.中的結構，直接將源程序最終全部翻譯成可直接在M1上運行的機器語言，程序一次性執行；

ii. 解釋型：直接運行源程序，而且是一條一條執行源程序中的語句，只不過是每執行一條就將其翻譯成可直接在M1上運行的機器語言，即翻譯一次執行一次，即使下一次重復執行該語句也必須得走該流程，這種層次結構就只有兩層；

註：該過程同樣也是三層結構的，相當於M3每執行一次高級語言就將其先翻譯成匯編語言，再翻譯成機器語言最後再執行，這種模式更加貼近人的思維，就好像真的在執行高級語言一樣，並且是「一條一條執行高級語言」的；

c. 四級層次結構：就是講第一層再向下分解出一個微程序機器，又因為實際機器和微程序機器都是實際機器，因此將第一層的實際機器改稱為傳統機器以示區別

第一層 傳統機器M1

還是機器語言機器

將每一條機器指令按照不同的部分分解成更小的原子操作，即按照「指令類型+操作數1+操作數2」的形式進行分解，

分解成更小的一組微指令，再將不同類型的微指令傳給相應的M0直接運行，例如一條機器指令（為了方便，用匯編

語言描述）」MOV AL,X;「，將其分解成更小的三條微指令MOV、AL、X，分別為移動指令、尋找寄存器存儲單元的定址

指令和尋找內存存儲單元的定址指令，然後將這三個微指令交由各自相應的微程序機器運行（分別交由移動控制單元、

寄存器定址控制單元和內存定址控制單元來運行），這樣就將實際機器M1分解成了若干更小的微程序機器M0，這更加

體現了分工合作的高效性；

第零層 微程序機器M0

微指令系統

可以直接運行各自的微指令，因此由機器指令分解而來的各條微指令可以看做更小的微程序

d. 五級層次結構：即在M1和M2（即機器機和匯編機之間）還應有一層虛擬機，即操作系統，因為它具有控制並管理計算機全部硬體資源的作用，因此上層虛擬機的很多實現都必須有操作系統支持，比如malloc需要有操作系統的內存映射來支持，但從高級語言角度來看malloc沒有任何意義，操作系統不是翻譯程序，而是上層程序的運行環境；

3. 從層次結構來劃分軟硬體：

a. 以操作系統為分界線，上層虛擬機是軟體的主要研究對象，而下層的傳統機和微程序機是硬體的主要研究對象，組成原理主要的研究對象就是傳統機和微程序機；

b. 軟硬體界線並非一成不變，隨著超大規模集成電路的發展出現了固件，即將軟體永久存於只讀存儲器中；

例如，現在已經實現部分操作系統的固化（固態C盤），這樣就省去了開機時將操作系統載入進內存的時間，MPU可以直接讀操作系統中的內容，相當於一個專門存放操作系統的永久性內存；

4. 計算機系統結構和計算機組成的區別：

a. 計算機系統結構：

i. 即計算機系統的屬性，比如指令系統、數據類型、存儲技術等；

ii. 是一種概念性的結構與功能；

iii. 只在程序員層面上可見，由於計算機系統具有多級層次結構，因此站在不同層次上的程序員所看到的計算機系統結構是不同的；

iv. 例如在C程序員看來完全相同的兩種系統結構，但在匯編程序員看來可能完全不一樣；

b. 計算機組成：

i. 是對於程序員來說是透明的（隱藏的）實現系統結構的硬體細節；

ii. 例如指令系統是一種結構問題，而如何用硬體實現（用什麼電路、用那些器件進行組合）具體的指令系統就是計算機組成問題了；

c. 最為典型的例子：

廠商一般會生產同一系列不同型號的各種計算機，不同型號之間性能以及價格等會有較大的差別，但是這些型號的計算機上面開發的軟體可以相互兼容；

其中同一系列就是指這些計算機的系統結構都是相同的，因此對於程序員來說其看到的系統屬性都是相同的，因此開發的軟體相互都可以兼容（從而使用戶的軟體投資不浪費），而不同型號就是指這些計算機組成互不相同，但是這些不同的組成都實現了相同的體系結構，不同組成使得其運行速度有較大差異，一些方面的性能可能不同，這樣可以針對不同性能需求的用戶提供同一種體系結構的產品；
目錄
（一）計算機發展歷程
（二）計算機系統層次結構
1. 計算機系統的基本組成
2. 計算機硬體的基本組成
3. 計算機硬體和軟體的關系
4. 計算機的工作過程
（三）計算機性能指標
（一）計算機發展歷程
1.世界上第一台電子數字計算機是1946年問世的ENIC（Electronic Numerical Integrator And Computer）。

2.根據計算機採用的電子器件可分為四類：
（1）第一代——電子管計算機
（2）第二代——晶體管計算機
（3）第三代——小、中規模集成電路（SSI，MSI）計算機
（4）第四代——大、超大規模集成電路（LSI，VLSI）計算機

（二）計算機系統層次結構
1. 計算機系統的基本組成
1.1 一個完整的計算機系統包括硬體系統和軟體系統。

1.2 早期的馮·諾依曼機特點：

計算機硬體系統由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備5大部件組成。
指令和數據以同等地位存放於存儲器內，並可按地址尋訪。
指令和數據均用二進制數表示。
指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示操作碼在存儲器中的位置。
指令在存儲器內按順序存放。通常，指令是順序執行的，在特定條件下，可根據運算結果或根據設定的條件改變執行順序。
機器以運算器為中心，輸入輸出設備與存儲器間的數據傳送通過運算器完成。
註：現代計算機以存儲器為中心。

2. 計算機硬體的基本組成
2.1 計算機硬體的組成及作用：

運算器（ALU）：完成算術運算和邏輯運算，並將運算的中間結果暫存在運算器內。
存儲器：存放數據和程序。
控制器：控制、指揮程序和數據的輸入、運行以及處理運算結果。
輸入設備：將人們熟悉的信息形式轉換為機器能識別的信息形式，常見的有鍵盤、滑鼠等。
輸出設備：將機器運行結果轉換為人們熟悉的信息形式，如列印機輸出、顯示器輸出等。
2.2 計算機軟體的組成：

系統軟體：標准程序庫、語言處理程序、操作系統、服務性程序、資料庫管理系統、計算機網路軟體等。
應用軟體（應用程序）：科學計算程序、數據處理程序、過程式控制製程序、事務管理程序、各種APP等。
2.3 說明

中央處理器（CPU）：運算器和控制器。
I/O設備：輸入設備和輸出設備。
地址寄存器（MAR）：存放欲訪問的存儲單元地址。
數據寄存器（MDR）：暫存要從存儲器中讀或者寫的信息。
運算器：包含若干通用寄存器，如累計器（ACC）、乘商寄存器（MO）、操作數寄存器（X）、變址寄存器（IX）、基址寄存器（BR）、程序狀態寄存器（PSW）等。
控制器由程序計數器（PC）、指令寄存器（IR）、控制單元（CU）組成。
3. 計算機硬體和軟體的關系
硬體和軟體是一個完整的計算機系統互相依存的兩大部分，它們的關系主要體現在以下幾個方面。

硬體和軟體互相依存：硬體是軟體賴以工作的物質基礎，軟體的正常工作是硬體發揮作用的唯一途徑。計算機系統必須要配備完善的軟體系統才能正常工作，且充分發揮其硬體的各種功能。
硬體和軟體無嚴格界線： 隨著計算機技術的發展，在許多情況下，計算機的某些功能既可以由硬體實現，也可以由軟體來實現。因此，硬體與軟體在一定意義上說沒有絕對嚴格的界面。
硬體和軟體協同發展：計算機軟體隨硬體技術的迅速發展而發展，而軟體的不斷發展與完善又促進硬體的更新，兩者密切地交織發展，缺一不可。
4. 計算機的工作過程
計算機的工作過程可分為以下幾個過程：

把程序和數據裝入到主存儲器中。
從程序的起始地址運行程序。
用程序的首地址從存儲器中取出第一條指令，經過解碼、執行步驟等控制計算機各功能部件協同運行，完成這條指令功能，並計算下一條指令的地址。
用新得到的指令地址繼續讀出第二條指令並執行，直到程序結束為止；每一條指令都是在取指、解碼和執行的循環過程中完成的。
（三）計算機性能指標
機器字長：計算機進行一次整數運算（即定點整數運算）所能處理的二進制數據的位數。數的表示範圍越大，計算精度越高。

數據通路帶寬：數據匯流排一次所能並行傳送信息的位數。

主存容量：主存儲器所能存儲信息的最大容量，用位元組或字數×字長表示。MAR的位數反映了存儲單元的個數。
如：MAR為16位，則有216 個存儲單元（即64K內存，1K=1024），若MDR為32位，表示存儲容量為64K×32位。

運算速度：

（1）吞吐量和響應時間

吞吐量：系統在單位時間內處理請求的數量，主要取決於主存的存取周期。
響應時間：用戶向計算機發送一個請求，到系統對該請求做出響應並獲得它所需要 的 結果的等待時間。
（2）主頻和CPU時鍾周期

主頻（CPU時鍾頻率）：機器內部主時鍾的頻率，即CPU時鍾周期的倒數，常以MHz為單位，1MHz表示每秒1次。
CPU時鍾周期：通常為節拍脈沖或T周期，即主頻的倒數，是CPU中最小的時間單位。
（3）CPI：執行一條指令所需要的時鍾周期數。

（4）CUP執行時間：運行一個程序所花費的時間。
   CUP執行時間 = CPU時鍾周期數 / 主頻 = (指令條數 × CPI）/ 主頻

（5）MIPS、MFLOPS、GFLOPS和TFLOPS

MIPS：每秒執行多少百萬條指令。
MIPS = 指令條數 / (執行時間 × 106）= 主頻 / CPI

MFLOPS：每秒執行多少百萬次浮點運算。

GFLOPS：每秒執行多少十億次浮點運算。

TFLOPS：每秒執行多少萬億次浮點運算。