第一章 基础知识
1.1 机器语言
机器语言是机器指令的集合,机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。
image由图可见,机器语言是十分晦涩难懂和不易查错的。
1.2 汇编语言的产生
汇编语言的主体是汇编指令。汇编语言和机器指令的差别在于指令的表示方法上。汇编指令时机器指令便于记忆的书写格式。
image编译器:讲汇编指令转换为机器指令。
image1.3 汇编语言的组成
汇编语言的三种指令:
- 汇编指令:机器码的助记符,有对应的机器码。
- 伪指令:没有对应的机器码,有编译器执行,计算机并不执行。
- 其他符号:如+、-、*、/ 等,由编译器识别,没有对应的机器码。
汇编语言的核心是汇编指令,它决定了汇编语言的特性。
1.4 存储器
CPU(Central Processing Unit) 是计算机的核心部件,它控制计算机的运作并进行运算。要想让一个 CPU 工作,必须向它提供指令和数据。指令和数据在存储器种存放,也就是常说的内存。
1.5 指令和数据
指令和数据是应用上的概念。在内存或磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息。
1.6 存储单元
存储器被划分成若干存储单元,每个存储单元从 0 开始顺序编号,例如一个存储器有 128 个存储单元,编号 0~127,如图。
image微型存储器的存储单元可以存储一个 Byte,即 8 个二进制位(8 bit)。一个存储器有 128 个存储单元,即 128 个 Byte。
image1.7 CPU 对存储器的读写
CPU 要想进行数据的读写,必须和外部器件(芯片)进行 3 类信息的交互:
- 存储单元的地址(地址信息);
- 器件的选择,读或写的命令(控制信息);
- 读或写的数据(数据信息)。
CPU 通过总线讲这三类信息传到存储器芯片中。
总线:就是一根根导线的集合。根据传送信息的不同,从逻辑上又分为 3 类,地址总线、控制总线和数据总线。
image(1)CPU 通过地址线将地址信息 3(黑条中有 3,可能不清楚) 发出。
(2)CPU 通过控制线发出内存读命令,选中存储器芯片,并通知它,将要从中读取数据。
(3)存储器将 3 号 单元中的数据 8 通过数据线送入 CPU。
写操作。如何向 3 号单元写入数据 26。
(1)CPU 通过地址线将地址信息 3 发出。
(2)CPU 通过控制线发出内存写命令,选中存储器芯片,并通知它,要向其中写入数据。
(3)CPU 通过数据线将数据 26 送入内存的 3 号单元中。
image1.8 地址总线
CPU 是通过地址线来之定存储器单元的。
在电子计算机中,一根导线可以传送的稳定状态只有两种,高电平或是低电平。用二进制表示就是 0 或 1,10 根导线可以传送 10 位二进制数据。而 10 位二进制数可以表示 210 个数据,最小数为 0,最大数为 1023。
下图展示了一个具有 10 根地址线的 CPU 向内存发出地址信息 11 时 10 根地址线上传送的二进制信息。
image一个 CPU 有 N 根地址线,则可以说这个 CPU 的地址总线的宽度为 N。这样的 CPU 最多可以寻找 2N 个内存单元。
1.9 数据总线
CPU 与内存或其他器件之间的数据传送是通过数据总线来进行的。数据总线的宽度决定了 CPU 和外界的数据传送速度。8 根数据总线依次可传送一个 8 位二进制数据(1 Byte)。
image image1.10 控制总线
CPU 对外部器件的控制是通过控制总线来进行的。控制总线是个总称,它是一些不同控制线的集合。有多少根控制线,就意味着 CPU 提供了对外部器件的多少种控制。所以,控制总线的宽度决定了 CPU 对外部器件的控制能力。
内存的读或写命令就是由几根控制线综合发出的。CPU 向一根称为“读信号输出”的控制线上输出低电平表示将要读取数据;当然还有一根传送写信号的“写信号输出”。
image image image(1) 13。
分析:设地址总线宽度为n,2n B=8KB,n=13。
(2) 1024;0;1023。
分析:1KB=210B=1024B;存储单元编号从0开始,所以是0到1023。
(3) 8192;1024。
分析:1KB=1024B=1024*8b=8192b。
(4) 230;220;210。
分析:1GB=230B、1MB=220B、1KB=210B。
(5) 64;1;16;4。
分析:8080的寻址能力为216B=64KB、8088的寻址能力为220B=1MB、80286的寻址能力为224B=16MB、80386的寻址能力为232B=4GB
(6) 1;1;2;2;4。
分析:8080一次可传送的数据为8/8=1B、8088一次可传送的数据为8/8=1B、8086一次可传送的数据为16/8=2B、80286一次可传送的数据为16/8=2B、80386一次可传送的数据为32/8=4B
(7) 512;256。
分析:8086数据总线宽度为16,一次可以传递2个字节,所以1024个字节,至少要读1024/2=512次;80386数据总线宽度为32,一次可传送4个字节,1024个字节,至少要读1024/4=256次。
(8) 二进制。
1.11 内存地址空间(概述)
举例,一个 CPU 的地址总线宽度为 10,那么可以寻址 1024 个内存单元,这 1024 个可寻到的内存单元就构成这个 CPU 的内存地址空间。
1.12 主板
每个 PC 机都有一个主板。主板上有核心器件和一些主要器件。
1.13 接口卡
CPU 对外部设备不能直接控制,如显示器、音箱、打印机等。直接控制这些设备进行工作的是插在扩展卡槽上的接口卡。扩展卡槽通过总线和 CPU 相连,所以接口卡也通过总线同 CPU相连。CPU 可以直接控制这额接口卡,从而间接控制外设。CPU 通过总线向接口卡发送命令,接口卡根据 CPU 的命令控制外设进行工作。
1.14 各类存储器芯片
从读写属性上分为两类:随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
-
RAM:可读可写,必须带电存储,关机后内容丢失;
-
ROM:只能读取不能写入,关机后内容不丢失。
存储器从功能和连接上又分为:
image1.15 内存地址空间
上述存储器在物理上都是独立的,但在一下两点上相同。
- 都和 CPU 的总线相连。
- CPU 对它们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令。
CPU 操控它们时,把它们当作内存来来对待,总的看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器,即内存空间地址。
image不同的计算机系统的内存地址空间的分配情况是不同的,下图展示 8086PC 机内存地址空间分配的基本情况。
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