文章目錄

• 前言
• 一、簡易的微型計算機
• 二、機器語言
• • 1.CPU內部結構
  • 2.機器語言
  • 2.組合語言
• 總結

前言

一、簡易的微型計算機

1. 時鐘發生器，是一個產生時鐘訊號的元件。它輸出一個叫做"時鐘訊號"的電訊號，每隔一定的時間就變換一次電壓的高低。產生電訊號的根本是它帶有晶振，根據其自身的頻率（振動的次數）產生時鐘訊號。日常生活中，我們熟知的CPU的頻率是由它來決定的。

2. 輸入裝置，像我們手中的鍵盤和滑鼠一樣的東西。向記憶體輸入資料的方式有兩種：第一種是通過I/O元件發起CPU指令，讓它讀取和寫入記憶體；第二種是通過DMA方式向記憶體寫入指令和資料。這裡如上左上角的方塊就是代表的DMA輸入元件。而我們發起CPU運算的資料輸入則是通過I/O來進行中轉的。

3. 輸出裝置，不管是顯示器，還是五彩斑斕的LED燈光，還是大型機器的操作裝置，它們都通過I/O輸出的資料進行顯示或者操作。明顯來看，輸出並不代表是在顯示器上顯示出圖案或者文字，也可能是一個機械手打了你一拳。

二、機器語言

1.CPU內部結構

可以看出，CPU內部是很多功能不同的暫存器組成的。而這些暫存器裡是通過電壓不同的電訊號來記錄資料，也就是通常我們所說的0和1。所以，本質上來講計算機只認識0和1。它能做的運算只是把0變成1，把1變成0。這是一個很神奇的事情，通過0和1這兩個簡單的數字，計算機竟然能夠完成我們平常見到的各種各樣的運算。

2.機器語言

0和1是怎麼來運算的呢？

簡單的來說，通過0和1的排列組合，讓它表示一些事情。圖示中一直出現的Z80是要給8位元的CPU，它代表的意思是這個CPU用8位數字（0和1）組合在一起來表達一個含義。例如二進位制運算中的00000010等於十進位制中的數字2。對於計算機來說，任何事物都可以用0和1排列組合成的數字來進行表示。當然這個表示是人為定義的，所以在不同的CPU裡面，同樣的排列組合可能代表不同的意思。

在一個8位元的機器語言裡，你可能看到的是：

00000000 00111110
00000001 11001111
00000010 11010011
…

是不是完全看不懂，那就對了。

2.組合語言

一大串的0和1，總是讓人頭大的。幾百上千，甚至過完的指令和資料含義，想要記住是不可能的。所以在機器語言的基礎上，人們發明的助記符。把00111110變成日常生活中的英文單詞，這樣就簡單很多。
這就是組合語言的出現：

LD A，207
OUT （2），A
LD A，255
…

上述程式碼的含義是，LD是Load的縮寫，而LD A，207是把207讀入到暫存器A中，而後OUT （2），A，是把暫存器A的資料寫入到I/O地址對應的暫存器中。

前面提到，不同CPU的0和1組合可能代表不同的含義，而新增助記符之後的組合語言，則可以把這種差異進行統一。而在執行的時候，計算機自己把這些轉換成它認識的0和1。當然，有興趣的話，根據CPU的文件，也可以手動轉換。

雖然程式碼變得似乎簡單了些，但是看起來很多暫存器還是難以理解，但是計算機就是這樣，它基本都是由暫存器組成的不同功能。因為它只是儲存0和1，然後改變0和1。而為了更方便程式設計，很多更高階語言應運而生，C/C++/Java/C#/Lua/Js等等，它們逐步的更符合人類的思維習慣。

總結