微机系统大致结构
大致结构图:
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系统软件:为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序。比如:操作系统、编译系统、网络系统、工具软件
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主机系统:能够和CPU直接进行信息交换的部件属于主机系统,不能够与CPU直接进行信息交换的部件属于外部设备
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微处理器:简称CPU,是计算机的核心,主要包括运算器、控制器、寄存器组
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存储器:计算机中的记忆装置,用于存放工作过程中需要操作的数据和程序
内存储器:内存按单元组织,每个单元都对应一个唯一的地址,内个单元中存放1Byte数据,内存单元个数称为内存容量
对于内存:
1、存储容量:存放的数据量,用字节表示
2、对存储器的操作:读(将内存单元的内容取入CPU)、写(CPU将信息放入内存单元,内存单元原来的内容被覆盖)
3、按工作方式分为:随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM) -
I/O接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
主要功能:
1、数据缓冲寄存
2、信号电平或类型的转换
3、实现主机与外设间的运行匹配
因为CPU和外部I/O的速度差异很大,当CPU向外设传递数据时,批量送到I/O接口处,再由I/O接口依次送到外设,当外设向CPU传递数据时,依次送到I/O接口处,再由I/O接口批量送到CPU -
总线
是一组导线和相关的控制、驱动电路的集合,是计算机系统各部件间传递地址、数据、控制信息的通道
分为:
地址总线(AB)
数据总线(DB)
控制总线(CB)
微机一般工作流程
计算机的工作就是执行程序,程序是指令的序列,计算机就是按照一定的顺序一条条的执行指令
- 取指令(核心)
- 分析指令(核心)
- 读取操作数
- 执行指令(核心)
- 存放结果
执行分为:顺序执行、并行执行
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顺序执行方式:
执行时间 = 取指令 + 分析指令 + 执行指令 -
并行执行方式:
并行执行效率更高、同时复杂度也增大
冯 . 诺依曼计算机
1、存储程序工作原理
2、运算器为核心
- 取一条指令的工作过程
1、将指令所在地址赋给程序计数器PC
2、PC内容送到地址寄存器AR、PC自动加1
3、把AR的内容通过地址总线送至内存储器,经地址译码器译码,选中相应单元
4、CPU的控制器发出命令
5、在读命令控制下,把所选中单元的内容(即指令操作码)读到数据总线DB
6、把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR
7、指令译码
冯诺依曼的特点和不足
特点:
1、程序存储,共享数据,顺序执行
2、属于顺序处理机,适合于确定的算法和数值数据的处理
不足:
1、与存储器间有大量数据交互,对总线要求很高
2、执行顺序由程序决定,对大型复杂任务较困难
3、以运算器为核心,处理效率较低
4、由PC控制执行顺序,难以进行真正的并行处理
哈弗架构
1、指令和数据分别存放在两个独立的存储器模块
2、CPU与存储器指令和数据的传送分别采用两组独立的总线
3、可以在一个机器周期内同时获取指令操作码和操作数
计算机中的数制
1、十进制(D):以十为底,逢十进一。例如:234.98、234.98D
2、二进制(B):以2为底,逢2进一。例如:1101.11B
3、八进制(O):逢8进位。例如:271.54O
4、十六进制(H):逢16进位。例如:ABCD.BFH
计算机中的编码
字符、声音、图像、图形等所有信息都以二进制码形式表示,都需要相应的编码格式
- 数值编码:二进制码、BCD码
- 西文字符编码: ASCII码
计算机中的数及其运算
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浮点数:小数点的位置可以左右移动的数
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有符号数:用最高位表示符号,其余是数值(0表示正数,1表示负数)
符号数的表示方法:原码、反码、补码,通过引入补码,可将减法运算转换为加法运算 -
溢出:
1、无符号数运算溢出:当最高位向更高位进位(或借位)时产生溢出
2、有符号数运算溢出:最高位进位状态(异或)次高位进位状态 = 1,结果溢出,除法运算溢出时,产生“除数为0”中断,乘法运算无溢出问题基本逻辑运算和逻辑门
逻辑:逻辑的基本表现形式是命题和推理
逻辑代数:由英国数学家乔治.布尔发明,主要研究逻辑相关的运算,(0假,1真)
基本逻辑运算:与、或、非 -
1、与
仅当所有开关都闭合时,电路才同通
与门电路:
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2、或
仅当所有开关都断开时,电路才无电流通过
或门电路:
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3、非
当开关断开时灯亮,开关闭合时灯灭
非门电路:
逻辑运算与数学运算的区别:
算术运算是两个数之间的运算,低位运算结果将对高位运算产生影响
逻辑运算是按位进行的运算,低位运算结果对高位运算不产生影响 -
4、与非
与非门电路: -
5、或非
或非门电路: -
6、异或
运算规则:相同为0,相异为1
异或门电路:
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7、同或
运算规则:相同为1,相异为0
同或门电路:
8088/8086
- 特点:
1、采用并行流水线工作方式:通过设置指令欲取队列实现
2、对内存空间实行分段管理