计算机基础知识扫盲篇

计算机组成基础

谈谈汇编语言:

机器语言——“计算机运行的基础”

机器语言是机器指令的集合,机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。电子计算机的机器指令是一列二进制数字。计算机将之转变为一列高低电平,以使计算机的电子器件受到驱动,进行运算。


汇编语言的诞生:

汇编语言是直接在硬件上工作的编程语言,用来替代机器语言麻烦的编程问题(难以辨别和记忆)。汇编语言的主题是汇编指令,汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上:汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式



编译器:

计算机能读懂的只有机器指令,那么如何让计算机执行程序员用汇编语言编写的程序呢? 这时,一种能够将汇编语言转成机器指令的翻译程序——编译器 产生了。



计算机组成的各个部分

存储器:

CPU是计算机的核心部件,它控制整个计算机的运作,要想让CPU工作,就必须向它提供指令和数据。指令和数据在存储器中存放,也就是平时说的内存。离开了内存,CPU也无法工作。(就像空有计算能力,却没有记忆力一般)

磁盘是计算机永久性存储数据的空间所在,磁盘上的数据要想被CPU执行调用,必须先读到内存当中


指令和数据:

指令和数据是应用上的概念,在内存或磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息。 CPU在工作时,把有的信息看做指令,有的信息看做数据。(有特殊意义的二进制信息视为指令)


存储单元:

存储器又被划分为若干个存储单元,每个存储单元从0开始顺序编号,例如一个存储器有128个存储单元,编号从0~127。

微型机存储器的每一个存储单元可以存储一个字节,即8个bit(电子计算机的最小信息单位)。 也就是说,一个存储器有128个存储单元,它可以存储128个字节。

微机存储器的容量是以字节为最小单位来计算的



CPU对存储器的读写:

存储器被划分成多个存储单元,存储单元从零开始顺序编号,这些编号可以看作存储单元在存储器中的地址,就像每个房子的门牌号

CPU要从内容中读取数据,首先要指定存储单元的地址,也就是说它要先确定读取哪一个存储单元中的数据。

另外,在微机中,不当当只有存储器这一种器件,CPU在进行读写数据操作时,需要指明它要对哪一个器件进行操作、进行哪种操作、是从中读出数据,还是写进数据。

可见,CPU要想进行数据的读写,必须和外部器件(可以说成芯片)进行三类信息的交互:

  • 存储单元的地址(地址信息)
  • 器件的选择,读或写的命令(控制信息)
  • 读或写的数据(数据)

那么CPU是通过什么介质将这些信息传到存储器芯片中呢?

电子计算机能处理、传输的信息都是电信号,电信号当然要用导线传送。在计算机中,专门连接CPU和其他芯片的导线,称为总线。 从物理上来讲,总线是一根根导线的集合,根据传送信息的不同,又从逻辑上分为三类、即地址总线、控制总线和数据总线。



总线

  • 地址总线:

CPU是通过地址总线来指定存储器单元的。

地址总线上能传送多少个不同的信息,CPU就可以对多少个存储单元进行寻址。

在电子计算机中,一根导线可以传送的稳定状态有两种,高电平或是低电平。用二进制表示就是1或者0。 有 n 根导线就能表示 2的n次方种信息。假设一个CPU有N跟地址线,则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N,这样的CPU最多可以寻找2的N次方个内存单元。


  • 数据总线:

CPU与内存或其他器件之间的数据交互是通过数据总线进行传递的。

数据总线的宽度决定了CPU与外界的数据传输速度。8跟数据总线一次可传送一个8位二进制数据(即一个字节)。


  • 控制总线:

CPU对外部器件的控制是通过控制总线来进行的。

控制总线是一些不同控制线的集合,有多少根控制总线,就意味着CPU提供了对外部器件的多少种控制,所以,控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。


内存地址空间:

举例来说,一个CPU的地址宽度为10,那么可寻址1024个内存单元,这1024个可寻址的内存单元就构成了这个CPU的内存地址空间。CPU在操纵和控制各类存储器时,都把他们当作内存来对待,把它们总的看做一个由若干存储单元组成的逻辑存储器,这个逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。



主板:

每一台PC机中,都会有一个主板,主板上的器件通过总线相连。

这些器件有:CPU、内存、外围芯片组、扩展插槽等。扩展插槽一般插有RAM内存条和各类接口卡.


接口卡:

计算机系统中,所有可用程序控制其工作的设备,都归CPU控制。

CPU对于外部设备如显示器、音箱等,是通过控制这些设备直接相连的接口卡,从而实现间接的控制这些外部设备的。简单来说,CPU通过总线向接口卡发送命令,接口卡根据CPU的命令控制外设进行工作。


各类存储器芯片:

一台PC机中,装有多个存储器芯片。不同的器件,从读写属性上分为两大类: 随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)

  • 随机存储器可读可写,但必须带电存储,关机后存储的内容丢失;

  • 只读存储器只能读取不能写入,关机后内容也不会消失。


这些存储器从功能和连接上又可分为以下几类:

  1. 随机存储器:用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据,主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成,装在主板上的RAM和插在插槽上的RAM
  2. 装有BIOS(基本输入输出系统)的ROM:BIOS是由主板和给某些接口卡(如:显卡、网卡等)厂商提供的软件系统。
  3. 接口卡上的RAM:某些接口卡需要大批量输入输出数据进行暂时存储,因此会在其上装有RAM。最为经典的是显示卡上的RAM,一般称为显存。我们将需要显示的内容写入显存,就会出现在显示器上。

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以上就是总结的部分计算机基础知识。我们下篇见,see you ~