微機原理學習筆記(1)

  • 馮諾依曼體系結構

以二進制形式表示指令和數據。
程序和數據事先存放在存儲器中,計算機在工作時能夠快速的從存儲器中取出指令加以執行。
由運算器、控制器、存儲器、輸入設備,輸出設備五大部件組成計算機硬件系統

微機體系結構的特點之一就是採用總線結構,通過總線將微處理器、存儲器(RAM和ROM)、IO接口電路等連接起來。而輸入輸出設備則通過IO接口實現和微機之間的信息交換。

  • 總線
    計算機各功能部件之間的信息傳送的公用通道。是微機的重要組成部分。

地址總線:在對存儲器或者IO端口進行訪問的時候,傳送CPU提供的要訪問單元或者IO端口的地址信息,一邊選中要訪問的存儲單元或IO端口。
地址總線:從存儲區取指令或者讀寫操作數,對IO端口進行讀寫操作時,指令碼或者數據信息通過總線送往CPU或者有CPU送出。
控制總線:各種控制或者狀態信息通過控制總線有CPU送往有關部件,或者從有關部件送往CPU。控制總線中每根線的傳送方向是一定的。
系統各個部件掛在總線上,使得微機系統結構簡單,易於維護,並具有更好的可擴展性。

  • 微處理器

有運算器,控制器,內部寄存器三部分組成。

運算器:用來進行邏輯運算以及移位循環等操作。
控制器:負責將指令從存儲器取出,經譯碼器後向全機發出取數、執行、存數等控制命令。以保證完成程序所要求的功能。控制器包括:

指令寄存器,指令譯碼器,可編程邏輯陣列。

  • 內部寄存器

程序計數器:指令指針,存儲下一條要執行的指令所在存儲單元的地址。
地址寄存器:用來存放正在操作的指令地址或者操作數的地址。
數據緩衝寄存器:用來暫存指令或者數據。
累加器:使用最頻繁的寄存器,存放ALU運算結果。
標誌寄存器:程序狀態字,存放各種控制信息。
寄存器陣列:相當於微處理器內部的RAM。微處理器內部有了這些寄存器後,就可以避免頻繁訪問存儲器,縮短指令長度和指令執行時間,提高機器運行速度,方便程序設計。

  • 存儲器
    是微機的記憶和存儲裝置,用來存放指令、原始數據、中間結果和最終結果。

內存的操作:讀或寫。
CPU將內存單元的數據讀到CPU內部,而寫操作是CPU將內部信息送到存儲單元保存起來。寫操作改變了被寫內存單元的內容,是破壞性的,而讀操作是非破壞性的,即該內存單元的內容在信息被讀出之後,仍保持原信息不變。

從內存單元讀出信息的操作過程:
(1)CPU經過地址寄存器AR將要讀取的單元的地址信息(90H)送到地址總線,經地址譯碼器選中90H單元。
(2)CPU發出讀控制信號。
(3)在讀控制信號的作用下,將90H單元中的內容BAH放到數據總線上,經數據緩衝寄存器送入CPU中的有關部件進行處理。

向內存中寫入信息的操作過程:
(1)CPU將要寫入的單元的地址信息90H經地址寄存器送到地址總線。
(2)待寫入的數據00000000B經數據緩衝寄存器放到地址總線上。
(3)CPU發出寫控制信號,在該信號的作用下將數據0寫入90H單元,此時90H單元中原有的內容就被00000000B覆蓋。

  • 內存的分類

內存可分爲兩大類:隨機讀寫存儲器RAM和只讀存儲器ROM。隨機讀寫存儲器可被CPU隨機讀寫,他用於存放CPU將要執行的用戶數據以及部分系統程序,斷電後,其中存放的所有信息都丟失。

只讀存儲器中的信息只能被CPU讀取,而不能由CPU任意的寫入。斷電後,其中的信息不會丟失。只讀存儲器用於存放永久性的程序和數據,如系統引導程序,監控程序、操作系統中的基本輸入輸出管理程序(BIOS)等。

IO接口是微型計算機和輸入輸出設備之間信息交換的橋樑。

  • 微型計算機軟件系統

系統軟件和應用軟件兩個類。

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