第一章

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1.1 機器語言

電子計算機的機器指令是一列二進制數字。計算機將之轉變成一列高低電平，以使計算機的電子器件受到驅動，進行運算。

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1.2 匯編語言的產生

在這里我們發現一個問題：用0和1來描述程序，很難辨別和記憶。于是匯編語言產生了。
我們用匯編指令代替機器指令，匯編指令由編譯器翻譯成機器指令。
編譯過程：

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1.3 匯編語言的組成

第一點，比如我們之前所看到的的匯編指令mov ax,bx等同于機器指令1000100111011000
第二點，后面的課程會得到體現。比如：loop h，由編譯器來執行，將h翻譯成h所在的地址
第三點，有與你們相同的疑問。

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1.4 存儲器

硬盤、內存、CPU之間的關系。
內存中存放著指令和數據。CPU通過總線讀寫內存，內存可以讀寫硬盤。

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1.5 指令和數據

指令和數據是應用上的概念。CPU該如何區分一列機器碼是指令還是數據呢？

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1.6 存儲單元

一個存儲器有多個存儲單元，存儲單元從0開始編號。
一個存儲單元可以存儲一個字節(Byte)。
1Byte = 8bit (一個字節等于8個比特)

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1.7 CPU對存儲器的讀寫

CPU想要進行數據的讀寫，必須和外部部件(標準說法是芯片，PS：因為RAM是芯片)進行下面3類的信息的交互。

• 存儲單元的地址(地址信息)
• 器件的選擇，讀或寫命令(控制信息)
• 讀或寫的數據(數據信息)

例如一個讀取過程：

上圖將讀取到 “08” 這個數據到CPU中

對于8086CPU，下面的機器碼，能過完成上圖過程。
機器碼： 101000000000001100000000
含義： 從3號單元讀取數據送入寄存器AX

機器碼難于記憶，用匯編指令代替。
機器碼： 101000000000001100000000
匯編指令： MOV AX,[3]
含義： 傳送3號單元的內容到AX

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1.8 地址總線

很容易知道，地址總線的根數決定了CPU能夠讀取存儲單元的個數(這是由于二進制可表示的數據范圍)。
比如：10根地址，則可以讀取1024個存儲單元。它的數據范圍在0~1023。
公式顯而易見：可讀取存儲單元個數 = 2的地址總線根數次方

上圖指向內存中為(1101000000)2的地址，對應十進制832。

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1.9 數據總線

數據總線若為8根，則一次可傳送8位二進制數據，也就是1個字節數據。
數據總線若為16根，則一次可傳送16位二進制數據，也就是2個字節數據。

8根地址總線如下：

16根地址總線如下：

上圖所做的都是傳送D8和89。兩者的區別在于，前者用了2次傳送，后者只用了1次傳送。

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1.10 控制總線

CPU對外部部件的控制是由控制總線來進行的。它是一些不同控制線的集合。比如讀寫控制線屬于控制總線中的一條。而讀寫控制線只進行讀寫操作。0代表讀，1代表寫。

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小結

匯編指令是機器指令的助記符，同機器指令一一對應。

每一種CPU都有自己的匯編指令集。

CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放。(換句話說就是CPU將信息存儲在內存中)

在存儲器中指令和數據沒有區別，都是二進制信息。(存在相同二進制信息，它既是指令又是數據)

存儲單元從0開始順序編號。

一個存儲單元可以存儲8bit，即8位二進制數。

1Byte=8bit 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB。

每一個CPU芯片都有多個管腳，這些管腳和總線相連。一個CPU可以與3種總線相連，3種總線的寬度標志了這個CPU不同方面的性能。(PS:可以將內存看做“以下的”其他器件)

地址總線，決定了CPU的尋址能力。

數據總線，決定了CPU與其他器件進行數據傳輸時的一次數據傳送量。

控制總線，決定了CPU對系統中其他器件的控制能力。

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檢測點 1.1

(1) 1個CPU的尋址能力為8KB，那么它的地址總線的寬度為 13 。
(2) 1KB的存儲器有 1024 個存儲單元。存儲單元的編號從 0 到 1023 。
(3) 1KB的存儲器可以存儲 8096 個bit，1024 個Byte。
(4) 1GB、1MB、1KB分別是 1073741824 Byte、 1048576 Byte、1024 Byte。
(5) 8080、8088、80286、80386的地址總線寬度分別為16根、20根、24根、32根，則它們的尋址能力分別為：64(KB)、1(MB)、16(MB)、4(GB)。
(6) 8080、8088、8086、80286、80386的數據總線寬度分別為8根、8根、16根、16根、32根。則它們一次可以傳送的數據為：1(B)、1(B)、2(B)、2(B)、4(B)。
(7) 從內存中讀取1024字節的數據，8086至少要讀512次，80386至少要讀256次。
(8) 在存儲器中，數據和程序以二進制形式存放。

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1.11 內存地址空間(概述)

什么是內存空間呢？
比如，一個CPU的地址總線寬度為10，那么可以尋址1024個內存單元(或者說存儲單元)，這1024個可尋的內存單元就構成這個CPU的內存地址空間。

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1.12 主板

每臺PC都有一個主板。
主板上有核心器件和一些主要器件。這些器件通過總線相連。(總線包括三種：地址總線、數據總線、控制總線)
這些器件有CPU、存儲器、外圍芯片組、擴展插槽等。(PS:擴展插槽一般插有RAM內存條和各類接口卡)

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1.13 接口卡

CPU對外設不能直接控制。直接控制這些設備進行工作的是插在擴展插槽上的接口卡。
擴展插槽通過總線和CPU相連，所以接口卡也通過總線同CPU相連。CPU直接控制這些接口卡，從而實現CPU對外設的間接控制。
也就是CPU通過總線想接口卡發送命令，接口卡根據CPU的命令控制著外設

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1.14 各類存儲器芯片

從讀寫屬性上可以分為兩類：隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。

隨機存儲器(RAM)：可讀可寫，必須帶電存儲，關機后存儲內容丟失。
只讀存儲器(ROM)：只讀無法寫，關機后內容不丟失。

隨機存儲器
用于存放供CPU使用的絕大部分程序和數據，主隨機存儲器一般由兩個位置上的RAM組成，裝在主板上RAM和插在擴展插槽上的RAM。

裝有BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統)的ROM
BIOS是由主板和各類接口卡(顯卡、網卡等)廠商提供的軟件系統，可以通過BIOS進行硬件設備最基本的輸入輸出。主板和某些接口卡上存儲相應的BIOS的ROM。(PS:也就是主板的ROM上有屬于主板的BIOS、顯卡的ROM上有屬于顯卡BIOS。有BIOS我們就可以驅動主板和顯卡等其他設備)

接口卡上的RAM
某些接口卡需要對大批量輸入、輸出數據進行暫時存儲，在其上裝有RAM。最典型的的是顯卡上的RAM，一般稱為顯存。顯示卡隨時將顯存中的數據向顯示器上輸出。換句話說，我們將需要顯示的內容寫入顯存，就會出現在顯示器上。(PS:這也是為什么游戲那么吃顯卡的原因，所以要學游戲的小伙伴，該好好學怎么驅動顯卡跟數字圖形學哦~)

用一張圖描述上面所講(圖中可以知道網卡也有BIOS)：

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1.15 內存地址空間

前面的那些存儲器，在物理上是獨立的器件，但是在以下兩點上相同。

• 都和CPU的總線相連
• CPU對他們進行讀或寫的時候都是通過控制線發出內存讀寫命令。

也就是說，CPU控制它們的時候，把它們都當作內存來對待，把它們總的看作一個“由若干個存儲單元”組成的“邏輯存儲器”，這個邏輯存儲器就是我們所說的內存地址空間。

邏輯存儲器概念圖：

我們在基于一個計算機硬件系統編程的時候，必須知道這個系統中的內存地址空間分配情況。(PS:比如我們要在顯示器上面顯示一些東西，可以改顯存地址空間的內容實現，而不是用高級語言封裝起來的圖形庫編程來實現。)

8086PC機內存地址空間分配的基本情況：

最終運行程序的是CPU，我們用匯編語言編程的時候，必須要從CPU的角度考慮問題。對CPU來講，系統中的所有存儲單元都處于一個統一的邏輯存儲器中，它的容量受CPU尋址能力的限制。這個邏輯存儲器即是我們所說的內存地址空間。

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總結

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