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第一章基础知识

时间:2018-10-02 20:30:11      阅读:143      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:不同的   str   宽度   语言   操作   单元   计算机编程   磁盘   目标   

计算机编程语言演进

机器语言
  • 机器语言是机器指令的集合。0和1构成的二进制信息。
  • 直接面向机器,与计算机硬件操作一一对应。计算机可以直接识别执行。
  • 每一种微处理器都有自己的机器指令集,也就是机器语言。

汇编语言
  • 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。 汇编指令是机器指令的助记符。
  • 不同CPU由不同的汇编指令。
graph LR A[汇编语言源程序] -->|汇编| B[目标程序] B --> |连接| c[可执行程序]
  • 程序员用汇编语言写出源程序,再由汇编编译器将其编译为机器码,由计算机最终执行。
汇编语言的组成
  • 汇编语言由以下三种指令组成:
    1. 汇编指令:机器码的助记符,有对应的机器码。
    2. 伪指令:没有对应的机器码,由编译器执行,计算机不执行
    3. 其他符号:如+、-、*、/等,由编译器识别,没有对应机器码
  • 汇编语言的核心是汇编指令,它决定了汇编语言的特性。

高级语言
  • 接近自然语言,不依赖具体计算机
  • 有一整套语法规则。
graph LR A[高级语言源程序] -->|编译| B[目标程序] B --> |连接| c[可执行程序]

机器语言 VS 汇编语言 VS 高级语言
机器语言 汇编语言 高级语言
能否直接识别 不能 不能
易用性
占据空间
执行速度
用途 特殊
加密/解谜
要求速度快,代码短的程序
直接操纵I/O信息安全
一般性系统级和应用层软件开发

计算机系统的组成

寄存器
  • CPU内部用于存储数据的器件,一个CPU中有多个寄存器。
存储器 存储单元
  • 存储器以字节为单位被划分成若干个存储单元。没个存储单元从0开始顺序编号。

  • 电子计算机的最小信息单位是bit,也就是一个二进制位。
  • 8个bit组成一个Byte。
  • 一个存储器有128个存储单元,可以存储128个Byte。
  • 微机存储器的容量是以字节为最小单位来计算的。

指令和数据
  1. 在内存或磁盘上,指令和数据都是以二进制信息存在,没有任何区别息。
  2. 指令和数据是应用上的概念。

CPU对存储器的读写

  • CPU要想进行数据的读写,必须和外部器件进行下面三类信息交互:
    • 存储单元的地址(地址信息)
    • 器件的选择,读或写命令(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: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。
  • 总线根据传送信息不同,逻辑上分为3类:
    1. 地址总线
      • 在电子计算机中,一根导线可以传送的稳定状态只有两种、高电平或者低电平。
    2. 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根数据总线一次可传送一个8位二进制数据。
    3. 控制总线
      • CPU对外部器件的控制是通过控制总线来进行的。控制总线是一些不同控制线的集合。
      • 控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。

主板

  • 主板上有核心器件和一些主要器件,这些器件通过总线相连。

接口卡

  • CPU对外部设备不能直接控制,直接控制这些设备的是插在扩展插槽的接口卡。扩展插槽通过总线和CPU相连,所以接口卡也通过总线和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。

各类存储芯片

  • 存储芯片从读写属性上分为两类:
    • 随机存储器(RAM)
    • 只读存储器(ROM)。
  • 从功能和连接上又可分为以下几类:
    • 随机存储器,主随机存储器一般由装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM。
    • 装有BIOS的ROM
    • 接口卡上的RAM

graph LR A[存储器芯片] -->B[根据读/写属性分类] A-->C[根据功能&连接分类] B-->D[随机访问存储器RAM] B-->E[只读存储器ROM] C-->F[主随机访问存储器RAM] C-->G[装有BIOS的ROM] C-->H[接口卡上的RAM]

内存地址空间

概念:
  • 一个CPU地址总线宽度为n,那么可以寻址$2n$个内存单元。这$2n$个可寻到的内存单元就构成这个CPU的内存地址空间。
  • 内存地址空间,也称寻址空间。**与CPU地址总线宽度直接相关。**表示CPU所能寻找到的最大地址空间范围。

各类存储芯片的小结
  1. 存储器在物理上是独立的器件
  2. 存储器芯片在以下两点上相同:
    1. 都和CPU总线上相连
    2. 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操作它们的时候,都把它们当作内存来对待,把他们总的看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器,就是内存地址空间。

内存地址空间
  1. CPU把这些独立的物理存储器统一当作一个逻辑存储器,即内存地址空间。
  2. 每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一段地址空间。
  3. 不同计算机的内存地址分配情况是不同的。
说明:
  1. 内存地址空间是逻辑上的概念
  2. 内存地址空间与CPU地址总线宽度直接相关。
  3. 内存地址空间的容量与内存条容量不是一回事

第一章基础知识

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