第一章 计算机基础知识

第一章 计算机基础知识

第一部分 概述

1、1946年2月15日，第一台计算机 ENIAC

2、物理原件（电子原件）

　　第一代：电子管。第二代：晶体管。第三代：中小规模集成电路。第四代：超大规模集成电路。第五代：超导材料。第六代：人工智能。#考试考到第四代。

3、计算机的分类

　　巨型机，大型机，中型机，小型机，微型机

现在的巨型机也是存在的

4、微处理器（CPU、中央处理器）由控制器、寄存器、运算器组成

第二部分 微机系统的组成

　　CPU>内存>外存 #速度

　　CPU和内存之间有一个CACHE，叫做高速缓冲存储器，用于调节CPU和内存的速度，且断电丢失。

　　存储器分RAM随机存储器和ROM只读存储器，RAM也叫内存，断电丢失。

　　外存：有硬盘，U盘，光盘，软盘等。

第三部分 软件

　　分为应用软件和系统软件

　　应用软件：多

　　系统软件：操作系统，数据库管理系统，语言处理系统。

　　裸机：没有软件是有硬件的叫裸机。

微机中的常用术语

　　位 bit 字节 byte 字长：每一次能处理的二进制的位数。

　　主频(也叫时钟频率)：MHZ，用来表示微处理器运行速度，主频越高，速度越快。

微机结构

　　冯▪诺依曼结构à控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备

　　计算机是以二进制存储或执行指令

第四部分 数制和编码

1、无符号的表示和运算

A进制

　　十进制：数码范围十个（0~9）

　　二进制：数码范围二个（0~1）后跟B

　　八进制：数码范围八个（0~7）后跟Q

　　十六进制：数码范围十六个（0~9andA~F）后跟H

　　　　A~F不分大小写、

　　分表示和计算两种概念，看具体是用于表示还是计算

B进制转换

二转十：从最低位开始写1，往前乘2，取1去0所对应的位数 然后位数对相应值相加

八转二：从最低位写1，往前乘8，取1去0所对应的位数 然后位数对相应值相加

十六转十：从最低位写1，往前乘16，取1去0所对应的位数 然后位数对相应值相加

十转二：先都写1，然后用值从左往右减

十转八：

十转十六：

二转八：用421方法，合三得一，从后向前分三个一组，余出来的位补0，然后去0对应的，三个一组，取留下来的相加。

二转十六：用8421方法，合四得一

八转二：用421方法，拆一得三

十六转二：用8421方法，拆一得四

C ①无符号型的二进制计算

　　此处不写了

  ②有符号数的表示及运算

　　真值：带有符号的真正的数值。例如：-10，+77，-1011B

　　机器数：由八位或十六位表示的二进制数字

　　原码 反码 补码

　　反码是原码取反，补码是反码加一

　　正数原反补是原码本身（正数反补就是原码，照抄），负数运算时是用补码运算

　　切记：最高位不参与

　　两个数的补码之和为正数，结果就等于原码本身

　　两个数的补码之和为负数，要将补码还原成原码得出结果

　　两个数的差为正数，那么结果为原码本身

D溢出判断，就是结果有误，范围 8位  2^8-1  -128~127

　　二进制逻辑：与∧、或∨、异或⊕、反(非) ¯  #真1假0

2、BCD编码与ASCII编码

A.BCD（不是进制转换，是表示编码）

　　四位二进制 --> 一位十进制

  ASCII

　　A 97 …  z 122

　　A 65 …  Z 90

　　0 48 …  9 57

　　空格 32

五 微处理器

　　1、组成

　　A、运算器：是进行算术运算和逻辑运算

　　　　ALU：算术逻辑单元

　　B、控制器：是指挥与控制计算机各功能部件协同工作，自动执行计算机程序的部件，

　　　　①IP：指针寄存器

　　　　②IR：指令寄存器

　　　　③ID：指令译码器

　　　　④控制逻辑电路

　　　　⑤时钟控制电路

　　C寄存器组

　　　　寄存器：可以存放数据和地址，也可以存放控制信息和状态信息

　　　　寄存器的分类：数据寄存器，地址寄存器，控制寄存器，状态标志寄存器

　　2、8086/8088编程结构

　　　A：8086为16位处理器

　　　　DB：数据总线是16位

　　　　CB：地址总线是20位

　　　　AB：控制总线

　　　　地址总线的宽度决定了存储容量的大小

　　B：BIU的组成

　　　　BIU：总线接口部件

　　　　①：四个段地址寄存器

　　　　CS：代码段寄存器

　　　　DS：数据段寄存器

　　　　SS：堆栈段寄存器

　　　　ES：扩展段寄存器

　　②：执行部件 EU

　　　　四个通用寄存器

　　　　AX（十六位）：分为AH（高八位）AL（低八位）

　　　　BX（十六位）：分为BH（高八位）BL（低八位）

　　　　CX（十六位）：分为CH（高八位）CL（低八位）

　　　　DX（十六位）：分为DH（高八位）DL（低八位）

　　　　AX：累加器。BX：基址寄存器。CX：计数器。DX：数据寄存器

　　　　四个专用寄存器

　　　　SP：堆栈指针寄存器

　　　　BP：基址指针

　　　　SI：源变址

　　　　DI：目的变址

　　③：标志寄存器 FLAG

　　　　SF：符号标志（与最高位相同）SF=1为负，SF=-0为正

　　　　CF：进位标志符：运算结果的最高有效位（第七位）有进位或有错位时，CF=1，否则CF=0

　　　　ZF：0标志（运算结果为0）

　　　　PF：奇偶标志（运算结果低字节中的1的个数为0或偶数时，PF为1，否则PF为0）

　　　　OF：溢出标志（表示运算结果有溢出，OF=1为真，没溢出 OF=0）

　　　　AF：辅助进位标志（运算时（低半字节, #D3位，第4位）有进位或错位时，AF=1否则AF=0）

　　控制标志：

　　　　DF：方向标志（控制地址的变化方向）DF=0时地址是自动增加，DF=1时，地址自动减少

　　　　IF：中断标志（IF=1时，允许中断，IF=0时，不允许中断）

　　　　TF：跟踪标志（TF=0时，处理器正常工作。TF=1时，处理器是单步执行）

　　3、总线周期的概念

　　　　时序：三个总线上出现的信息，有严格的顺序和准确的时间成为时序

　　　　时钟周期：是CPU基本时间计量单位，称为T周期或T状态

　　　　总线周期：在取指令和传送数据时CPU总线接口部件占用的时间称为总线周期

　　一个总线周期由四个时钟周期组成，用T1、T2、T3、T4表示

　　　　T1：CPU发送地址信息，选中所要寻址的存储单元或外设端口地址

　　　　T2：CPU从总线上撤销地址并为总线的低十六位设置为高阻状态为下一次传送数据做准备

　　　　T3：总线的高4位继续提供状态信息，低十六位将从CPU中写出数据或CPU从存储器外设端口读入数据

　　　　T4：总线周期结束

　　　　等待状态：I/O或存储器不能及时配合CPU传送数据，会在T3状态启动之前通过READY，引脚向CPU发出一个未准备的信号，CPU在T3状态之后，出现若干个时钟周期TW直到CPU接收到准备好的信号，脱离TW状态进入T4状态

　　　　空闲周期TI：出现在两个总线周期之间

六、CPU的引脚与最大最小的工作模式

　　引脚：从集成电路，芯片内部的电路引出与外围电路的接线，所有的引脚构成这个芯片的接口

简答：

A、最大模式和最小模式

　　最小模式：整个计算机只有一个CPU，所有的总线控制信号直接由这个CPU产生，因此总线控制电路被减少到最小

　　最大模式：两个以上的CPU，其中一个为主处理器8086/8088，其它的为协处理器，如8087（数字运算处理器）8089（输入输出处理器）

　　实现：由第33引脚（MN/），接地为最大模式，接+5V，电压为最小模式（这里MX上面的横线为低电平有效，没有横线的叫高电平有效）

B、引脚信号和功能

　　总线复用技术的作用：可以减少引脚，提高可靠性，降低工作难度，包括分时复用和模式复用

　　分时复用：地址线和数据线是复用的，某些时刻出现的是地址，某些时刻出现的是数据，8086有16位是数据/地址复用引脚，还有4位是地址和状态复用

　　模式复用：不同工作模式下，引脚信号的复用

　　8086和8088的区别：8086的BHE可以控制字节和字，8088只能传送字节

C、8086的引脚定义