微机原理与接口技术（一）

导论

本书讲的是，微型计算机基本原理，和微机接口控制。

能学习到
微机基本原理（内容：微机结构，指令集）；
输入输出接口控制以及软硬件设计（硬件设计：存储器（内存）及接口，输入输出技术软件设计：汇编语言） 。

应用于微型计算机工业过程控制设计，主要用于工业。

学习参考：视频：中国MOOC西安交大《微机原理与接口技术》，书籍：吴宁主编对应书籍

我是一只电脑小白，从一点都没有的计算机常识学习来的~~~~

第一章

微机系统

1，计算机组成

2，主机系统（4个部分重点）
CPU：运算器，控制器，寄存器组

存储器：内存（操作：读写；类型：ROM(只读),RAM），外存

输入输出接口：CPU和外设之间信息交换桥梁，作用：数据缓冲，电平转化，运行匹配

总线：地址，数据，控制总线

它们之间的关系：CPU和存储器（内存）通过总线来传输，内存里面有指令和数据，CPU可以对内存进行读取指令，读取操作数，传送运算结果。
CPU和输入输出接口通过总线来传输。

微机的一般工作过程

指令执行过程：取指令；分析指令（译码）；读取操作数（对象）；执行指令；存放运算结果
不是每次执行都会读取数据，存放结果。所以其中核心步骤为：取指令（总线忙碌），译指令（总线空闲），执行指令（总线空闲）
总线忙碌的意思是CPU和内存或者接口之间通过总线传输，
CPU通过总线与内存：取指令，读取操作数，存放运算结果，CPU通过总线和接口：读取或者写入数据。
而分析和执行指令不需要CPU和总线之间传输。就只是CPU内部的运算控制

冯诺依曼计算机工作过程：


注：PC是程序计数器

微机的计算基础

数制，数制转化，数制计算，这些数字电路里面有笔记。

基本逻辑运算逻辑门

与或非就可以啦~

第二章

微机概述

CPU组成：运算器，控制器（寄存器组看作运算器部件一部分）
运算器三种结构
控制器组成部件（5个）+功能（3个）

以8088CPU为代表介绍其微机原理

需要解决的问题，学习点：
CPU能够实现指令并行流水工作的原因
实地址模式下的存储器地址变换原理
如何知道CPU当前工作状态及指令运算结果的特征

1，8088特点

指令流水线，内存分段管理，支持多处理器

2, 8088外部引脚以及功能：

CPU从访问内存以及接口所发出的信号来划分引脚，可分为3大类：地址，控制，数据信号（分别对应的是发出目标地址信号，发出这是“读”的控制信号，发送传输数据）
知道各种引线的作用：
访问内存接口信号以及
外部同步READY信号（实现CPU与存储器或I/O端口（输入输出接口）之间的时序匹配）

3，8088内部结构以及功能

按组成组成部件发分：
运算器，控制器，寄存器
按逻辑功能分：
执行单元（EU）
总线接口单元(BIU)
下图:CPU 内部结构；
左边为EU，右边为BIU

所以使用执行单元和总线接口单元是为了使指令执行的主要3大部件可以同时（并行）工作。简单来说就是，为了现实并行流水线工作模式，（使得总线一直处于忙碌状态）

注：
执行指令的3个主要部件是：取指令，指令译码，指令执行（笔记前面已经说明）；
地址加法器使能CPU寄存器和物理内存可以交换；
指令队列使得CPU处在并行流水线工作模式下

4，CPU内部寄存器

8080有14个16bit的寄存器：
8个通用寄存器：

数据寄存器

地址指针寄存器

变址寄存器

4个段寄存器

2个控制寄存器

CS,IP指挥程序走向（程序的循环，分支）

具体寄存器的介绍看这一篇博文
https://blog.csdn.net/sinat_33582628/article/details/78309742?utm_source=app.

5，实模式存储器寻址

（内存里面放的是：程序段（CS），数据段(DS)，堆栈段(SS)，附加段(ES)）

内存单元编址：64k的寄存器管理1M内存(32bit的逻辑地址变成20bit的物理地址)
段基地址，段内地址（相对地址/偏移地址)
表达式：物理地址=段基址*16+段内偏移

注意：
逻辑段可以有很多，但是类型只有四种；
内存的分段是逻辑分段，就是意思是通过寄存器来划定它的段地址，偏移地址，而与内存的物理地址没有关系！！！
段基地址是由操作系统见缝插针式的存放，我们无法控制，但是偏移地址可以控制。

关于堆栈段的特殊说明：
暂存不需要的数据，
它存的方式是：从栈底开始，数据存到的地方成为栈顶（SP），存满的地方叫做栈首（段首）(SS)

补充一下：程序员编写的程序以文件的形式，在链接编译形成可执行文件的时候都是存放在硬盘里面的，然后运行的时候，操作系统自动把它调入到内存，调入的原则就是见缝插针，所以段基地址只能由操作系统来决定。所以我们主要关注符号地址

6，系统总线

1，读总线时序图
时序的定义：CPU引脚在时间上的关系

2，总线的概念
是相关控制驱动电路的导线集合，是微机系统各个部件之间传输地址数据控制信号的通道。
按传输信号来分：地址，数据，控制总线
按层次结构来分：CPU总线，系统总线，外部总线

3，总线结构：单总线（高速内存，低速io接口共享单总线），双总线，多总线（现代计算机，南北桥。。。）

4，基本功能：数据传输，总裁控制，出错处理，总线驱动

5，总线的主要指标：总线带宽（单位时间内总线可传输的数据量），总线的位宽，总线工作频率

总结

这是这一部分的思维导图，补充一下，作思维导图实在是一种非常好的学习方法~
xmind文件
http://pan.baidu.com/s/1hrGgXpi.

这一部分结束啦~下一篇微机博客开指令集和汇编语言相关的知识(^__) 嘻嘻……

参考博客
1，导图来源
https://blog.csdn.net/lwhlwh2012/article/details/51800398?utm_source=app.