1.1 机器语言
电子计算机的机器指令是一列二进制数字。计算机将其转变为一列高低电平,以使计算机的电子器件受到驱动,进行计算。 每一种微处理器,由于硬件设计和内部结构的不同,就需要用不同的电平脉冲来控制,使它工作。所以每一种微处理器都有自己的机器指令集,也就是机器语言。
1.2 汇编语言的产生
汇编语言的主体是汇编指令。
- 汇编指令是机器指令便于记忆的书写形式。
- 寄存器,简单讲就是CPU中可以存储数据的器件。一个CPU中有多个寄存器。
- 编译器:能够将汇编指令转换成机器指令的翻译程序。
1.3汇编指令的组成
汇编语言发展至今,由以下三类指令组成:
- 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,由编译器执行,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,塔决定了汇编语言的特性。
1.4 存储器
CPU是计算机的核心部件,它控制整个计算机的运作并进行计算。要想让一个CPU工作,就必须向它提供指令和数据。指令和数据在内存中存放。
1.5 指令和数据
指令和数据是应用上的概念。在内存或者磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息。 CPU在工作的时候,把有的信息看作指令,有的信息看作数据,为同样的信息赋予了不同的意义。
1.6 存储单元
存储器被划分成若干个存储单元,每个存储单元从0开始顺序编号。 微型机存储器的存储单元可以存储一个字节,即8个二进制位。例如一个存储器有128个存储单元,它可以存储128个字节。
1.7 CPU对存储器的读写
CPU要从内存中读数据,首先要制指定存储单元的地址。也就是说它要先确定读取哪一个存储单元中的数据。 另外,在一台微机中,不只有存储器这一种器件。CPU在读写数据时还要指明,它要对哪一个器件进行操作,进行哪种操作,是从中读出数据,还是向里面写入数据。
CPU要想进行数据的读写,必须和外部器件(标准的说法是芯片)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)
在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的导线,通常称为总线。 总线从物理上来讲,就是一根根导线的集合。
根据传送信息的不同,总线从逻辑上又分为3类:
- 地址总线
- 控制总线
- 数据总线
CPU从3号单元中读取数据的过程如下:
- CPU通过地址线将地址信息3发出
- CPU通过控制线发出内存读命令,选中存储芯片,并通知他,将要从中读取数据
- 存储器将3号单元中的数据08通过数据线送入CPU
写操作与读操作的步骤类似:
- CPU通过地址线将地址信息3发出
- CPU通过控制线发出内存读命令,选中存储器芯片,并通知它,要想其中写入东西。
- CPU通过数据线将数据26送入内存的3号单元中。
1.8 地址总线
CPU是通过地址总线来指定存储单元的。 地址总线上能传送多少个不同的信息,CPU就可以对多少个存储单元进行寻址。 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2的N次方个内存单元。
1.9 数据总线
CPU与内存或其它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。例如,8根数据总线一次可以传送一个8位二进制数据(即一个字节)。16根数据总线一次可传送2个字节。
1.10 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,是一些不同控制线的集合。 有多少根控制总线,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。
1.1节~1.10节 小结
- 汇编指令时机器指令的助记符
- 每一种CPU都有自己的汇编指令集
- CPU可以直接使用的信息在存储器中存放
- 在存储器中指令和数据没有任何区别,都是二进制信息
- 存储单元从0开始顺序编号
- 一个存储单元可以存储8个bit,即8位二进制数 每一个CPU芯片都有许多管脚,这些管脚和总线相连。也可以说,这些管脚引出总线。一个CPU可以引出三种总线的宽度标志了这个CPU的不同方面的性能:
- 地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力
- 数据总线的宽度决定了CPU与其它器件进行数据传送时的一次数据传送量
- 控制总线的宽度决定了CPU对系统中其他器件的控制能力
1.11 内存地址空间
一个CPU的地址线宽度为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
在每一台PC中,都有一个主板,主板上有核心器件和一些主要器件,这些器件通过总线(地址总线,数据总线,控制总线)相连。 这些器件有:CPU。存储器,外围芯片组,扩展槽等。 扩展槽上一般插有RAM内存条和各类接口卡。
1.13 接口卡
计算机系统中,所有可用程序控制其工作的设备,必须受到CPU的控制。 CPU对外部设备不能直接控制,如显示器,音响,打印机等。直接控制这些设备进行工作的是插在扩展槽上的接口卡。 扩展插槽通过总线和CPU相连,所以接口卡也通过总线同CPU相连。CPU可以直接控制这些接口卡,从而实现CPU对外设的间接控制。 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 各类存储芯片
- 随机存储器(RAM) 用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据,主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成,装在主板上的RAM和插在扩展插槽山的RAM。
- 转悠BIOS(Basic Input/Output System)的ROM BIOS是由主板和各类接口卡(如:网卡、显卡等)厂商提供的软件系统,可以通过它利用该硬件设备进行最基本的输入、输出。
- 接口卡上的RAM 某些接口卡需要对大批量输入、输出数据进行暂时存储,在其上装有RAM。最典型的是显卡上的RAM,一般成为显存。显示卡岁时将显存中的数据向显示器上输出。换句话说,我们将需要显示的内容写入显存,就会出现在显示器上。
内存地址空间 最终运行程序的是CPU,我们用汇编编程的时候,必须要从CPU角度考虑问题。对CPU来讲,系统中的所有存储器中的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中,它的容量受CPU寻址能力的限制。这个逻辑存储器即使我们所说的内存地址空间。