第一章 計算機基礎知識

第一章 計算機基礎知識

第一部分 概述

1、1946年2月15日，第一臺計算機 ENIAC

2、物理原件（電子原件）

　　第一代：電子管。第二代：晶體管。第三代：中小規模集成電路。第四代：超大規模集成電路。第五代：超導材料。第六代：人工智能。#考試考到第四代。

3、計算機的分類

　　巨型機，大型機，中型機，小型機，微型機

如今的巨型機也是存在的

4、微處理器（CPU、中央處理器）由控制器、寄存器、運算器組成

第二部分 微機系統的組成

　　CPU>內存>外存 #速度

　　CPU和內存之間有一個CACHE，叫作高速緩衝存儲器，用於調節CPU和內存的速度，且斷電丟失。

　　存儲器分RAM隨機存儲器和ROM只讀存儲器，RAM也叫內存，斷電丟失。

　　外存：有硬盤，U盤，光盤，軟盤等。

第三部分 軟件

　　分爲應用軟件和系統軟件

　　應用軟件：多

　　系統軟件：操做系統，數據庫管理系統，語言處理系統。

　　裸機：沒有軟件是有硬件的叫裸機。

微機中的經常使用術語

　　位 bit 字節 byte 字長：每一次能處理的二進制的位數。

　　主頻(也叫時鐘頻率)：MHZ，用來表示微處理器運行速度，主頻越高，速度越快。

微機結構

　　馮▪諾依曼結構à控制器，運算器，存儲器，輸入設備，輸出設備

　　計算機是以二進制存儲或執行指令

第四部分 數制和編碼

1、無符號的表示和運算

A進制

　　十進制：數碼範圍十個（0~9）

　　二進制：數碼範圍二個（0~1）後跟B

　　八進制：數碼範圍八個（0~7）後跟Q

　　十六進制：數碼範圍十六個（0~9andA~F）後跟H

　　　　A~F不分大小寫、

　　分表示和計算兩種概念，看具體是用於表示仍是計算

B進制轉換

二轉十：從最低位開始寫1，往前乘2，取1去0所對應的位數 而後位數對相應值相加

八轉二：從最低位寫1，往前乘8，取1去0所對應的位數 而後位數對相應值相加

十六轉十：從最低位寫1，往前乘16，取1去0所對應的位數 而後位數對相應值相加

十轉二：先都寫1，而後用值從左往右減

十轉八：

十轉十六：

二轉八：用421方法，合三得一，從後向前分三個一組，餘出來的位補0，而後去0對應的，三個一組，取留下來的相加。

二轉十六：用8421方法，合四得一

八轉二：用421方法，拆一得三

十六轉二：用8421方法，拆一得四

C ①無符號型的二進制計算

　　此處不寫了

  ②有符號數的表示及運算

　　真值：帶有符號的真正的數值。例如：-10，+77，-1011B

　　機器數：由八位或十六位表示的二進制數字

　　原碼 反碼 補碼

　　反碼是原碼取反，補碼是反碼加一

　　正數原反補是原碼自己（正數反補就是原碼，照抄），負數運算時是用補碼運算

　　切記：最高位不參與

　　兩個數的補碼之和爲正數，結果就等於原碼自己

　　兩個數的補碼之和爲負數，要將補碼還原成原碼得出結果

　　兩個數的差爲正數，那麼結果爲原碼自己

D溢出判斷，就是結果有誤，範圍 8位  2^8-1  -128~127

　　二進制邏輯：與∧、或∨、異或⊕、反(非) ¯  #真1假0

2、BCD編碼與ASCII編碼

A.BCD（不是進制轉換，是表示編碼）

　　四位二進制 --> 一位十進制

  ASCII

　　A 97 …  z 122

　　A 65 …  Z 90

　　0 48 …  9 57

　　空格 32

五 微處理器

　　1、組成

　　A、運算器：是進行算術運算和邏輯運算

　　　　ALU：算術邏輯單元

　　B、控制器：是指揮與控制計算機各功能部件協同工做，自動執行計算機程序的部件，

　　　　①IP：指針寄存器

　　　　②IR：指令寄存器

　　　　③ID：指令譯碼器

　　　　④控制邏輯電路

　　　　⑤時鐘控制電路

　　C寄存器組

　　　　寄存器：能夠存放數據和地址，也能夠存放控制信息和狀態信息

　　　　寄存器的分類：數據寄存器，地址寄存器，控制寄存器，狀態標誌寄存器

　　2、8086/8088編程結構

　　　A：8086爲16位處理器

　　　　DB：數據總線是16位

　　　　CB：地址總線是20位

　　　　AB：控制總線

　　　　地址總線的寬度決定了存儲容量的大小

　　B：BIU的組成

　　　　BIU：總線接口部件

　　　　①：四個段地址寄存器

　　　　CS：代碼段寄存器

　　　　DS：數據段寄存器

　　　　SS：堆棧段寄存器

　　　　ES：擴展段寄存器

　　②：執行部件 EU

　　　　四個通用寄存器

　　　　AX（十六位）：分爲AH（高八位）AL（低八位）

　　　　BX（十六位）：分爲BH（高八位）BL（低八位）

　　　　CX（十六位）：分爲CH（高八位）CL（低八位）

　　　　DX（十六位）：分爲DH（高八位）DL（低八位）

　　　　AX：累加器。BX：基址寄存器。CX：計數器。DX：數據寄存器

　　　　四個專用寄存器

　　　　SP：堆棧指針寄存器

　　　　BP：基址指針

　　　　SI：源變址

　　　　DI：目的變址

　　③：標誌寄存器 FLAG

　　　　SF：符號標誌（與最高位相同）SF=1爲負，SF=-0爲正

　　　　CF：進位標誌符：運算結果的最高有效位（第七位）有進位或有錯位時，CF=1，不然CF=0

　　　　ZF：0標誌（運算結果爲0）

　　　　PF：奇偶標誌（運算結果低字節中的1的個數爲0或偶數時，PF爲1，不然PF爲0）

　　　　OF：溢出標誌（表示運算結果有溢出，OF=1爲真，沒溢出 OF=0）

　　　　AF：輔助進位標誌（運算時（低半字節, #D3位，第4位）有進位或錯位時，AF=1不然AF=0）

 

　　控制標誌：

　　　　DF：方向標誌（控制地址的變化方向）DF=0時地址是自動增長，DF=1時，地址自動減小

　　　　IF：中斷標誌（IF=1時，容許中斷，IF=0時，不容許中斷）

　　　　TF：跟蹤標誌（TF=0時，處理器正常工做。TF=1時，處理器是單步執行）

　　3、總線週期的概念

　　　　時序：三個總線上出現的信息，有嚴格的順序和準確的時間成爲時序

　　　　時鐘週期：是CPU基本時間計量單位，稱爲T週期或T狀態

　　　　總線週期：在取指令和傳送數據時CPU總線接口部件佔用的時間稱爲總線週期

　　一個總線週期由四個時鐘週期組成，用T1、T2、T3、T4表示

　　　　T1：CPU發送地址信息，選中所要尋址的存儲單元或外設端口地址

　　　　T2：CPU從總線上撤銷地址併爲總線的低十六位設置爲高阻狀態爲下一次傳送數據作準備

　　　　T3：總線的高4位繼續提供狀態信息，低十六位將從CPU中寫出數據或CPU從存儲器外設端口讀入數據

　　　　T4：總線週期結束

　　　　等待狀態：I/O或存儲器不能及時配合CPU傳送數據，會在T3狀態啓動以前經過READY，引腳向CPU發出一個未準備的信號，CPU在T3狀態以後，出現若干個時鐘週期TW直到CPU接收到準備好的信號，脫離TW狀態進入T4狀態

　　　　空閒週期TI：出如今兩個總線週期之間

6、CPU的引腳與最大最小的工做模式

　　引腳：從集成電路，芯片內部的電路引出與外圍電路的接線，全部的引腳構成這個芯片的接口

 

簡答：

A、最大模式和最小模式

　　最小模式：整個計算機只有一個CPU，全部的總線控制信號直接由這個CPU產生，所以總線控制電路被減小到最小

　　最大模式：兩個以上的CPU，其中一個爲主處理器8086/8088，其它的爲協處理器，如8087（數字運算處理器）8089（輸入輸出處理器）

　　實現：由第33引腳（MN/），接地爲最大模式，接+5V，電壓爲最小模式（這裏MX上面的橫線爲低電平有效，沒有橫線的叫高電平有效）

B、引腳信號和功能

　　總線複用技術的做用：能夠減小引腳，提升可靠性，下降工做難度，包括分時複用和模式複用

　　分時複用：地址線和數據線是複用的，某些時刻出現的是地址，某些時刻出現的是數據，8086有16位是數據/地址複用引腳，還有4位是地址和狀態複用

　　模式複用：不一樣工做模式下，引腳信號的複用

　　8086和8088的區別：8086的BHE能夠控制字節和字，8088只能傳送字節

C、8086的引腳定義