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微型計算機系統與介面的複習

快考試了,微機學的一塌糊塗,準備好好複習


微型計算機的組成


  1. 硬體系統
    流行的實際微型機硬體系統一般都是由主機板(CPU ,主儲存器RAM,CPU外圍晶片組,匯流排
    插槽),外設介面卡,外部裝置(硬碟,顯示器,鍵盤,滑鼠)以及電源等部件組成。
  2. 軟體系統
    軟體系統的主要功能如下
    a.控制和管理硬體資源,協調各組成部件的工作,以便使計算機更高效的執行。
    b.為使用者儘可能的提供方便,靈活而富於個性化的計算機操作使用介面。
    c.為專業人員提供開發各種應用軟體所需的各種工具和環境。
    d.為使用者完成特定資訊處理任務提供各種處理軟體。

總結:硬體系統和軟體系統是相輔相成的,共同組成微型機系統。而且人是通過軟體系統與硬體
系統發生關係的。


微處理器模型的組成


  1. 運算器
    用來進行算術或邏輯運算以及位移迴圈等操作。
  2. 控制器
    a.指令暫存器 用來儲存從儲存器取出的將要執行的指令(實際為操作碼)
    b.指令譯碼器 用來對指令暫存器IR中的指令進行譯碼,以確定指令應執行什麼操作。
  3. 內部暫存器
    1. 累加器A 是使用頻率最高的一個暫存器,在進行算術邏輯運算時,運算前用來儲存操作
      數,運算後用來儲存結果。
    2. 資料暫存器DR 用來暫存資料和指令,儲存器進行讀操作時,往往先儲存指令下一步儲存數
      據,因為一個指令是由操作碼和運算元組成的,操作碼告訴機器接下來該執行什麼操作,一般
      會從資料暫存器DR送到指令暫存器IR再送到指令譯碼器ID,運算元會直接從資料暫存器DR送
      到累加器A。
    3. 程式計數器 PC(program counter)
      PC裡面存放著正待取出的指令的地址,根據PC的指令地址,準備從儲存器中取出將要執行的
      指令,在任何時候,PC 都要指示要取的下一個位元組或下一條指令所在的地址,因此PC有自動
      加1的功能。
    4. 地址暫存器AR
      顧名思義就是用來存放地址的,不過它是用來存放正要取出的指令的地址或者運算元的地址,在取指令時,將PC存放的指令地址送到AR中,根據此地址在儲存器中取出指令。取運算元時,將運算元的地址通過內部匯流排送到AR,再根據此地址從儲存器中取出運算元。在向儲存器存入資料時,也要先將待寫入資料的地址送到AR,再根據此地址向儲存器寫入資料。
    5. 標誌暫存器
      用來寄存執行指令時所產生的結果或狀態的標誌訊號。

儲存器概述


1.基本概念
>儲存器是微機中的儲存和記憶晶片,用來存放資料,這些資料和程式在計算機內部都是用0,1二進位制程式碼 的形式表示的
>位元組是計算機中儲存容量的基本單位。
>儲存單元的總數目稱為儲存容量
>為了方便計算機管理記憶體的方便,給每個記憶體單元賦予一個不同的編號,這個編號稱為地址單元號,簡稱地址,C 語言中我們用%p得到的結果就是變數的地址。
2.讀寫操作過程

  1. 假定CPU要讀出儲存器04H單元的內容10010111
    CPU的地址暫存器AR先給出地址04H並放到AB地址總線上,經地址譯碼器選中04H單元—
    ---->CPU發出‘讀’訊號給儲存器,指示它準備將內容10010111放到資料匯流排上---->在
    讀 控制訊號的作用下,儲存器將04H單元的內容放到資料匯流排上,然後傳到資料暫存器
    上,- - >最後CPU 取出資料。 流程圖如下:

    AR-------->AB------>AD----->儲存器04H------>DR------>CPU取出
    ‘讀’控制訊號 _______________|

  2. 假定CPU要把資料暫存器DR中的內容00100110寫入08H單元
    CPU的地址暫存器AR先把08H放到地址總線上,經地址譯碼器AD選中08H單元----->CPU 將
    資料暫存器上的內容00100110放到資料匯流排上,------>CPU 向儲存器發出‘寫’的控制命令
    將資料匯流排上的內容寫入到地址總線上的08H單元處。


微機的工作原理與程式執行過程


  1. 現在的微機基本上都遵循馮·諾依曼型數字計算機的工作原理
    a. 在機內採用二進位制的形式來表示計算機中的指令和資料。
    b. 把人們編寫好的程式和原始資料預先輸入計算機的主儲存器中儲存起來,當計算機工作時,它
    的控制器就能連續自動高速的從儲存器中逐一取出指令並執行之。
    c. 由運算器,控制器,儲存器,輸入裝置,和輸出裝置五大基本部件組成的計算機系統。
  2. 程式執行過程
    a.微型機的工作過程就是程式執行過程,而程式由指令序列組成,因此程式指定的過程就是執行指令的過程。
    b.指令主要由操作碼和運算元組成,操作碼儲存了接下來要執行的動作,運算元儲存了要被操作的數。
    簡單的加減彙編程式碼
MOV  A ,3
ADD  A,2
HLT

解釋:將3送到累加器A中,第二句就是把2 送到累計器A中與3相加,HLT停止,此時操作的結果還存在累計器A中。
操作碼和運算元如下

1011   0000:操作碼(MOV A ,n)
0000   0011;運算元(3)
0000   0100;操作碼(ADD  A,n)
0000   0010;運算元(2)
1111    0100;操作碼(HLT)

至於這段程式碼在記憶體中如何工作的書上講解的非常清楚P16頁
知識點:

  1. 運算元的地址緊跟指令操作碼的地址,只要在某個地址取出操作碼,則在下一個地址中立即取出運算元,這種立即確定運算元地址的方法就叫做立即定址法。
  2. 並不是所有的指令都有操作碼和運算元,也有單位元組指令,比如上面寫到的(HLT)