微机原理学习笔记（１）

红太狼 2024-04-18 09:33 67阅读 0赞

*  冯诺依曼体系结构

> 以二进制形式表示指令和数据。  
> 程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够快速的从存储器中取出指令加以执行。  
> 由运算器、控制器、存储器、输入设备，输出设备五大部件组成计算机硬件系统

微机体系结构的特点之一就是采用总线结构，通过总线将微处理器、存储器（RAM和ROM）、IO接口电路等连接起来。而输入输出设备则通过IO接口实现和微机之间的信息交换。

*  总线  
    计算机各功能部件之间的信息传送的公用通道。是微机的重要组成部分。

地址总线：在对存储器或者IO端口进行访问的时候，传送CPU提供的要访问单元或者IO端口的地址信息，一边选中要访问的存储单元或IO端口。  
数据总线：从存储区取指令或者读写操作数，对IO端口进行读写操作时，指令码或者数据信息通过总线送往CPU或者有CPU送出。  
控制总线：各种控制或者状态信息通过控制总线有CPU送往有关部件，或者从有关部件送往CPU。控制总线中每根线的传送方向是一定的。  
系统各个部件挂在总线上，使得微机系统结构简单，易于维护，并具有更好的可扩展性。

*  微处理器

有运算器，控制器，内部寄存器三部分组成。

运算器：用来进行逻辑运算以及移位循环等操作。  
控制器：负责将指令从存储器取出，经译码器后向全机发出取数、执行、存数等控制命令。以保证完成程序所要求的功能。控制器包括：

指令寄存器，指令译码器，可编程逻辑阵列。

*  内部寄存器

程序计数器：指令指针，存储下一条要执行的指令所在存储单元的地址。  
地址寄存器：用来存放正在操作的指令地址或者操作数的地址。  
数据缓冲寄存器：用来暂存指令或者数据。  
累加器：使用最频繁的寄存器，存放ALU运算结果。  
标志寄存器：程序状态字，存放各种控制信息。  
寄存器阵列：相当于微处理器内部的RAM。微处理器内部有了这些寄存器后，就可以避免频繁访问存储器，缩短指令长度和指令执行时间，提高机器运行速度，方便程序设计。

*  存储器  
    是微机的记忆和存储装置，用来存放指令、原始数据、中间结果和最终结果。

内存的操作：读或写。  
CPU将内存单元的数据读到CPU内部，而写操作是CPU将内部信息送到存储单元保存起来。写操作改变了被写内存单元的内容，是破坏性的，而读操作是非破坏性的，即该内存单元的内容在信息被读出之后，仍保持原信息不变。

从内存单元读出信息的操作过程：  
（１）CPU经过地址寄存器AR将要读取的单元的地址信息（90H）送到地址总线，经地址译码器选中90H单元。  
（２）CPU发出读控制信号。  
（３）在读控制信号的作用下，将90H单元中的内容BAH放到数据总线上，经数据缓冲寄存器送入CPU中的有关部件进行处理。

向内存中写入信息的操作过程：  
（１）CPU将要写入的单元的地址信息90H经地址寄存器送到地址总线。  
（２）待写入的数据00000000B经数据缓冲寄存器放到地址总线上。  
（３）CPU发出写控制信号，在该信号的作用下将数据0写入90H单元，此时90H单元中原有的内容就被00000000B覆盖。

*  内存的分类

内存可分为两大类：随机读写存储器RAM和只读存储器ROM。随机读写存储器可被CPU随机读写，他用于存放CPU将要执行的用户数据以及部分系统程序，断电后，其中存放的所有信息都丢失。

只读存储器中的信息只能被CPU读取，而不能由CPU任意的写入。断电后，其中的信息不会丢失。只读存储器用于存放永久性的程序和数据，如系统引导程序，监控程序、操作系统中的基本输入输出管理程序（BIOS）等。

IO接口是微型计算机和输入输出设备之间信息交换的桥梁。

*  微型计算机软件系统

系统软件和应用软件两个类。