第1章 基础知识
# 第1章 基础知识
# 1.1 机器语言
机器语言就是机器指令的集合，机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令
# 1.2 汇编语言的产生
- 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。
- 寄存器：简单来说就是 CPU 中可以存储数据的器件，一个 CPU 可有多个寄存器。AX 是其中一个寄存器的代号，BX 是另一个寄存器的代号。
操作 ：寄存器 BX 内容送到 AX 中
机器指令：1000100111011000
汇编指令：mov ax，bx
因为计算机只能读懂机器指令，需要使用编译器将汇编指令编译成机器指令。
# 1.3 汇编语言的组成
三类指令组成：
- 汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码。
- 伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行。
- 其他符号：如 +、-、*、/ 等，由编译器识别，没有对应的机器码。
汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。
# 1.4 存储器
- 就是我们平常所说的内存.
- 磁盘不同于内存，磁盘上的数据或程序如果不读到内存中，就无法被 CPU 使用。
# 1.5 存储单元
- 存储器会被划分若干个存储单元，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。
- 计算机最小信息单位是 bit （比特），也就是一个二进制位；
- 8个 bit 组成一个 Byte，也就是通常讲的一个字节。即8个二进制位；
- 一个存储器有128个存储单元，它可以存储128个 Byte。
还可用以下单位来计量容量（以下用 B 来代表 Byte）：
- 1KB = 1024 B
- 1MB = 1024 KB
- 1GB = 1024 MB
- 1TB = 1024 GB
# 1.6 CPU 对存储器的读写
CPU 要进行数据的读写，必须和外部器件（芯片）进行下面3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（数据信息）
通过地址总线，数据总线，控制总线对存储芯片中的数据进行读写。
# 1.7 地址总线
CPU 是通过地址总线来指定存储单元的，所以地址总线能传输多少不同的信息，CPU 就可以对多少个存储单元进行寻址。
假设：一个 CPU 有10根地址总线，如何看寻址情况
一根导线稳定状态有两种，高电平或低电平，即1或0；10根导线则可以传输10位二进制数据，所以最小为0，最大为1023。
# 1.8 数据总线
数据总线的宽度决定了 CPU 和外界的数据传送速度。8根数据总线一次可传1个字节（8位二进制）数据。16跟数据总线一次可传2个字节数据。
# 1.9 控制总线
CPU 通过控制总线实现对外部器件的控制。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。
# 1.10 主板
每一台 PC 中，都有一个主板，通过地址总线，数据总线，控制总线将核心器件和主要器件进行相连
# 1.11 接口卡
计算机系统中，所有可用程序控制其工作的设备，必须受到 CPU 控制，CPU 对外部设备都不能直接控制，比如显示器，音响，打印机等，直接控制这些设备进行工作的是 插在扩展插槽上的接口卡，扩展插槽通过总线和 CPU 相连，接口卡也通过总线和 CPU 进行相连。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
# 1.12 各类存储器芯片
一个 PC 中装有多个存储器芯片，从读写属性中分为
- RAM（随机存储器）：必须带电存储，关机后存储的内容丢失
- 第一种：存放 CPU 和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 和装在扩展槽上的 RAM；
- 第二种：接口卡上的 RAM，某些接口需要对大批量数据，数据数据进行暂时存储，在其上安装 RAM，最典型的就是显卡上的 RAM，称之为 显存 ，将要写入的内容写入显存中，显示卡随时将显存的数据在显示器上输出。
- ROM（只读存储器）：只能读取，不能写入，关机之后内容不丢失
- 装有 BIOS（Basic Input/Output System，基本输入/输出系统）的 ROM，BIOS 是主板和各类接口卡（如显卡，网卡等）厂商提供的软件系统，可以通过它利用该硬件设备进行最基本的输入和输出。例如：主板的 ROM 中存储的主板的 BIOS（系统BIOS），显卡上存储着显卡的 BIOS，网卡上安装网卡的 BIOS。
# 1.13 内存地址空间
上述的那些存储器，在物理上是独立的器件，但是一些两点比较相同
- 都和 CPU 总线进行相连
- CPU 对它进行读写时候都是通过控制线发出内存读写命令
在上图中，所有的物理存储器被看作一个有若干个存储单元组成的 逻辑存储器，每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间，CPU 在这段地址空间读写数据，实际上就是在相对应的物理存储器上读写数据。
# 1.14 总结
总结：
- 汇编指令是机器指令的助记符，同机器指令一一对应
- 每一种 CPU 都有自己的汇编指令集
- CPU 可以直接使用的信息在存储器中存放
- 在存储器中指令和数据没有任何区别，都是二进制信息
- 存储单元从零开始顺序编号
- 一个存储单元可以存储8个bit，即8位二进制数
- 1Byte = 8bit 1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 类比：2^10 1KB 2^20 1MB 2^30 1GB
- 每一个 CPU 芯片都有许多管脚，这些管脚和总线进行相连，也可以说，这些管脚引出总线。CPU 引出3种总线的宽度标志这个 CPU 的不同方面的性能：
- 地址总线宽度决定了 CPU 的寻址能力
- 数据总线的宽度决定了 CPU 和其它器件进行数据传送时的一次数据传送量
- 控制总线宽度决定了 CPU 对系统中器件的控制能力
- 内存地址空间：使用汇编语言编程时候，必须从 CPU 的角度考虑问题，对 CPU 来说，系统中的所有存储器中的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中，它的容量受 CPU 的寻址能力限制，这个逻辑 CPU 就是我们所说的内存地址空间
习题：
（1）1个 CPU 的寻址能力为 8KB，那么它的地址总线的宽度为 13 位。
答：8KB = 8*1024 Byte = 2^3^ ✖ 2^10^ = 2^13^ Byte 所以13位。
（2）1KB 的存储器有 1024 个存储单元，存储单元的编号从 0 到 1023 。
答：一个存储字长为 8bit，1KB = 1024 Byte = 1024 * 8 bit 有1024 存储单元。
（3）1KB 的存储器可以存储 8192（2^13^） 个bit， 1024 个 Byte。
答：1KB = 1024 Byte = 1024 * 8 bit 。
（4）1GB 是 1073741824 （2^30^） 个 Byte、1MB 是 1048576（2^20） 个 Byte、1KB 是 **1024（2^10^）**个 Byte。
（5）8080、8088、80296、80386的地址总线宽度分别为16根、20根、24根、32根，则它们的寻址能力分别为: 64 （KB）、 1 （MB）、 16 （MB）、 4 （GB）。
答：16根：2^16^ = 2^10^ * 2^6^ 。2^10^ 是 1024 就是 1KB。然后乘 2^6^ = 64 就是 64 KB，后面依此类推。
（6）8080、8088、8086、80286、80386的数据总线宽度分别为8根、8根、16根、16根、32根。则它们一次可以传送的数据为:
1 （B）、 1 （B）、 2 （B）、 2 （B）、 4 （B）。
答：8根就是 8bit = 1B ，后面依此类推。
（7）从内存中读取 1024 字节的数据，8086 至少要读 512 次，80386 至少要读 256 次。
答：8086 数据总线宽度为16 1024 * 8 /16 = 512 80386 数据总线宽度为32 1024 * 8 /32 = 256
（8）在存储器中，数据和程序以 二进制 形式存放。