第一章 基礎(chǔ)知識

1.1 機(jī)器語言

機(jī)器語言是機(jī)器指令的集合邮屁，機(jī)器指令展開來講就是一臺機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。

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由圖可見，機(jī)器語言是十分晦澀難懂和不易查錯的。

1.2 匯編語言的產(chǎn)生

匯編語言的主體是匯編指令绪穆。匯編語言和機(jī)器指令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令時機(jī)器指令便于記憶的書寫格式虱岂。

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編譯器：講匯編指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令玖院。

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1.3 匯編語言的組成

匯編語言的三種指令：

1. 匯編指令：機(jī)器碼的助記符，有對應(yīng)的機(jī)器碼量瓜。
2. 偽指令：沒有對應(yīng)的機(jī)器碼司恳，有編譯器執(zhí)行，計(jì)算機(jī)并不執(zhí)行绍傲。
3. 其他符號：如+扔傅、-、*烫饼、/ 等猎塞，由編譯器識別，沒有對應(yīng)的機(jī)器碼杠纵。

匯編語言的核心是匯編指令荠耽，它決定了匯編語言的特性。

1.4 存儲器

CPU(Central Processing Unit) 是計(jì)算機(jī)的核心部件比藻，它控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)作并進(jìn)行運(yùn)算铝量。要想讓一個 CPU 工作，必須向它提供指令和數(shù)據(jù)银亲。指令和數(shù)據(jù)在存儲器種存放慢叨，也就是常說的內(nèi)存。

1.5 指令和數(shù)據(jù)

指令和數(shù)據(jù)是應(yīng)用上的概念务蝠。在內(nèi)存或磁盤上拍谐，指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。

1.6 存儲單元

存儲器被劃分成若干存儲單元轩拨，每個存儲單元從 0 開始順序編號践瓷，例如一個存儲器有 128 個存儲單元，編號 0~127亡蓉，如圖晕翠。

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微型存儲器的存儲單元可以存儲一個 Byte，即 8 個二進(jìn)制位（8 bit）寸宵。一個存儲器有 128 個存儲單元崖面，即 128 個 Byte。

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1.7 CPU 對存儲器的讀寫

CPU 要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫梯影，必須和外部器件（芯片）進(jìn)行 3 類信息的交互：

• 存儲單元的地址（地址信息）巫员；
• 器件的選擇，讀或?qū)懙拿睿刂菩畔ⅲ?/li>
• 讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）甲棍。

CPU 通過總線講這三類信息傳到存儲器芯片中简识。

總線：就是一根根導(dǎo)線的集合。根據(jù)傳送信息的不同感猛，從邏輯上又分為 3 類七扰，地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線陪白。

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（1）CPU 通過地址線將地址信息 3（黑條中有 3颈走，可能不清楚） 發(fā)出。

（2）CPU 通過控制線發(fā)出內(nèi)存讀命令咱士，選中存儲器芯片立由，并通知它，將要從中讀取數(shù)據(jù)序厉。

（3）存儲器將 3 號 單元中的數(shù)據(jù) 8 通過數(shù)據(jù)線送入 CPU锐膜。

寫操作。如何向 3 號單元寫入數(shù)據(jù) 26弛房。

（1）CPU 通過地址線將地址信息 3 發(fā)出道盏。

（2）CPU 通過控制線發(fā)出內(nèi)存寫命令，選中存儲器芯片文捶，并通知它荷逞，要向其中寫入數(shù)據(jù)。

（3）CPU 通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù) 26 送入內(nèi)存的 3 號單元中粹排。

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1.8 地址總線

CPU 是通過地址線來之定存儲器單元的颅围。

在電子計(jì)算機(jī)中，一根導(dǎo)線可以傳送的穩(wěn)定狀態(tài)只有兩種恨搓，高電平或是低電平。用二進(jìn)制表示就是 0 或 1，10 根導(dǎo)線可以傳送 10 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)斧抱。而 10 位二進(jìn)制數(shù)可以表示 2¹⁰ 個數(shù)據(jù)常拓，最小數(shù)為 0，最大數(shù)為 1023辉浦。

下圖展示了一個具有 10 根地址線的 CPU 向內(nèi)存發(fā)出地址信息 11 時 10 根地址線上傳送的二進(jìn)制信息弄抬。

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一個 CPU 有 N 根地址線，則可以說這個 CPU 的地址總線的寬度為 N宪郊。這樣的 CPU 最多可以尋找 2^N 個內(nèi)存單元掂恕。

1.9 數(shù)據(jù)總線

CPU 與內(nèi)存或其他器件之間的數(shù)據(jù)傳送是通過數(shù)據(jù)總線來進(jìn)行的。數(shù)據(jù)總線的寬度決定了 CPU 和外界的數(shù)據(jù)傳送速度弛槐。8 根數(shù)據(jù)總線依次可傳送一個 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（1 Byte）懊亡。

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1.10 控制總線

CPU 對外部器件的控制是通過控制總線來進(jìn)行的『醮控制總線是個總稱店枣，它是一些不同控制線的集合。有多少根控制線叹誉，就意味著 CPU 提供了對外部器件的多少種控制鸯两。所以，控制總線的寬度決定了 CPU 對外部器件的控制能力长豁。

內(nèi)存的讀或?qū)懨罹褪怯蓭赘刂凭€綜合發(fā)出的钧唐。CPU 向一根稱為“讀信號輸出”的控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)；當(dāng)然還有一根傳送寫信號的“寫信號輸出”匠襟。

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(1) 13钝侠。
分析：設(shè)地址總線寬度為n，2ⁿ B=8KB宅此，n=13机错。
(2) 1024；0父腕；1023弱匪。
分析：1KB=2¹⁰B=1024B；存儲單元編號從0開始璧亮，所以是0到1023萧诫。
(3) 8192；1024枝嘶。
分析：1KB=1024B=1024*8b=8192b帘饶。
(4) 2³⁰；2²⁰群扶；2¹⁰及刻。
分析：1GB=2³⁰B镀裤、1MB=2²⁰B、1KB=2¹⁰B缴饭。
(5) 64暑劝；1；16颗搂；4担猛。
分析：8080的尋址能力為2¹⁶B=64KB、8088的尋址能力為2²⁰B=1MB丢氢、80286的尋址能力為2²⁴B=16MB傅联、80386的尋址能力為2³²B=4GB
(6) 1；1疚察；2蒸走；2；4稍浆。
分析：8080一次可傳送的數(shù)據(jù)為8/8=1B载碌、8088一次可傳送的數(shù)據(jù)為8/8=1B、8086一次可傳送的數(shù)據(jù)為16/8=2B衅枫、80286一次可傳送的數(shù)據(jù)為16/8=2B嫁艇、80386一次可傳送的數(shù)據(jù)為32/8=4B
(7) 512；256弦撩。
分析：8086數(shù)據(jù)總線寬度為16步咪，一次可以傳遞2個字節(jié)，所以1024個字節(jié)益楼，至少要讀1024/2=512次猾漫；80386數(shù)據(jù)總線寬度為32，一次可傳送4個字節(jié)感凤，1024個字節(jié)悯周，至少要讀1024/4=256次。
(8) 二進(jìn)制陪竿。

1.11 內(nèi)存地址空間（概述）

舉例禽翼，一個 CPU 的地址總線寬度為 10，那么可以尋址 1024 個內(nèi)存單元族跛，這 1024 個可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個 CPU 的內(nèi)存地址空間闰挡。

1.12 主板

每個 PC 機(jī)都有一個主板。主板上有核心器件和一些主要器件礁哄。

1.13 接口卡

CPU 對外部設(shè)備不能直接控制长酗，如顯示器、音箱桐绒、打印機(jī)等夺脾。直接控制這些設(shè)備進(jìn)行工作的是插在擴(kuò)展卡槽上的接口卡之拨。擴(kuò)展卡槽通過總線和 CPU 相連，所以接口卡也通過總線同 CPU相連咧叭。CPU 可以直接控制這額接口卡敦锌，從而間接控制外設(shè)。CPU 通過總線向接口卡發(fā)送命令佳簸，接口卡根據(jù) CPU 的命令控制外設(shè)進(jìn)行工作。

1.14 各類存儲器芯片

從讀寫屬性上分為兩類：隨機(jī)存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）颖变。

• RAM：可讀可寫生均，必須帶電存儲，關(guān)機(jī)后內(nèi)容丟失腥刹；

• ROM：只能讀取不能寫入马胧，關(guān)機(jī)后內(nèi)容不丟失。

存儲器從功能和連接上又分為：

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1.15 內(nèi)存地址空間

上述存儲器在物理上都是獨(dú)立的衔峰，但在一下兩點(diǎn)上相同佩脊。

• 都和 CPU 的總線相連。
• CPU 對它們進(jìn)行讀或?qū)懙臅r候都通過控制線發(fā)出內(nèi)存讀寫命令垫卤。

CPU 操控它們時威彰，把它們當(dāng)作內(nèi)存來來對待，總的看作一個由若干存儲單元組成的邏輯存儲器穴肘，即內(nèi)存空間地址歇盼。

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不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存地址空間的分配情況是不同的，下圖展示 8086PC 機(jī)內(nèi)存地址空間分配的基本情況评抚。

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