微机原理基础

计算机基础

微型计算机组成

硬件结构


微处理器、微型计算机、微型计算机系统

微处理器

• 功能：运算和控制中心，提供运算，判断能力
• ALU,CU,Register
• CPU位数：4,8,16,32,64
• 指的是数据总线宽度，CPU一次能处理的数据位数

运算器

• ? 算数逻辑单元，以加法器为基础，加减乘除

控制器

• 指令寄存器，指令译码器，操作控制电路
• 操作：取指令，指令译码，发出控制信号

寄存器

• 分类：

  • 专用名称：AX,DX,BX

  • 通用寄存器：暂时存放一些需要重复使用的操作数和中间结果

  • 专用寄存器：堆栈指针SP，程序计数器PC，标志寄存器F
    

存储器

• 功能：存放程序，数据

• 内存：只读存储器ROM，随机存储RAM

• RAM，断电数据就丢失了

  ROM，断电不丢失信息

• 外存：光盘啥的

• 内存容量地址

• 1MB=1024KB
  1KB=1024B
  每个存储单元都被编排不同号码
  
  

• 内存的操作

  • 读：CPU将内存单元内容取到CPU内部，并不改变被读单元的内容
  • 写：CPU将内部信息传送到内存单元保存起来，被写单元内容改变
  • 内存读写的步骤
    • cpu把要读的内存单元的AB上
    • 写操作，CPU紧接着把要写入的数据放到DB上
    • CPU发出写命令
    • 数据被写入指定单元或从指定单元独处DB
    • 若是读操作，CPU紧接着从DB上取回数据
      

总线

• 连接多个功能部件的一组公共信号线
• 地址总线AB：地址线的根数决定了CPU的寻址范围
• 数据总线DB：数据总线决定CPU一次最多可以传送的数据宽度
• 控制总线CB：用来传送各种控制信号

微型计算机软件系统

程序操控硬件

位和字节

字长

• 字长是微处理器一次可以直接处理二进制数码位数，取决于微处理器内部通用寄存器位数和数据总线宽度

内存容量

• 内存单元个数，以字节为单位
• 内存空间：又称存储空间，
• 寻址范围：指的是微机寻址能力，和cpu总线宽度有关

微型计算机指标

主频

• 主频也叫时钟频率，表示微处理器运行速度
• 主频=外部总线频率x倍频系数
• 超频：提高外频或倍频系数，可以使微处理器在更高的时钟频率

MIPS

• 由于执行不同类型的指令所需要时间长度不同，MIPS通常是根据不同指令出现的频度上不同系数求的平均值

计算机中数和运算

数制

用一组和一套统一规则表示数目

基数

数制中所含数字符号个数

常见数制

二进制八进制十进制十六进制

表示

权重

任何一个数值，都是各位数字本身和它权之积的总和

进制之间的转换

进制之间的转换

1.短除法
2.按权展开法
二进制-->八进制 | 八进制-->二进制
	从最低位二进制数3位一组 | 小数点为界1位八进制数对应3位二进制数
八进制-->十进制
	按权展开
十六进制-->十进制
	按权展开
二进制-->十六进制
	从小数点起二进制数4位一组，变为十六进制
十六进制-->二进制
	小数点为界十六进制数对应4位二进制数
	
	

编码体系

计算机中符号数表示

• 二进制数的符号由最高位表示

• 0表示+

• 1表示-

• 机器数：数在机器中编码表示

• 真值：机器数对应的十进制数值

• 模数：一个计量器的容量

• 对模数理解：

  一个有n位计数器，每一位有R种状态，每种状态代表1个数，从0开始计数
  计数器所能计的数值个数就是模数
  计数器模数=计数器最大值+1
  计数器模数（R的n次方）取决于基数R和位数n
  
  例子：2位十进制计数器模数是多少
  基数-->10
  位数-->2
  模数-->100=99+1
  
  模数决定计数器表示数值最大数量
  
  

  $$

  $$

  机器数的三种编码方法

  原码反码补码

  
  
  
  
  
  
  求复数的补码的方法：

先写出复数对应的正数的二进制表示

连同符号位一起按位取反，然后再加上1