计算机原理简略总结(一)

所谓指令就是一组二进制，最初给计算机输入指令的时候就是用穿孔纸袋的，带孔为1无孔是0，扫描进计算机。

 

指令通常由两个部分组成，操作码+地址码 ，很明显操作码就是读写之类的信息，地址码就是操作码要操作的对象在哪里。

 

指令在计算机中实际就是电信号，假设一个硬件有4个引脚，他可以根据不同的引脚的电极性不同来发生不同的行为，每一个引脚都有正负两种情况，代表01，4个引脚就是有2的4次方种组合。

 

人们规定好指令了，可是你得有东西去执行他吧，把执行的问题分开来解决，于是解决方案如下：

 

先把指令存起来 ，然后有个东东去不停得来取，然后再把这个指令（也就是电信号啦）传递给不同的硬件，不同的硬件接收到自己的指令后作出相应的反应。

 

bios系统大家或多或少接触过，蓝屏或是开机按指定的键位会自动进去的。他的全称是basic input outputsystem也就是基本输入输出系统，这货是计算机启动的时候第一个被运行起来的程序，什么？你问操系统，现在还轮不到操作系统出场呢，或许他很久才会出场。

bios是被固化在主板上一个ROM芯片里的，啥是ROM，就是read only memory只读内存，开始设计的时候这段程序和硬件密切耦合不可被更改，但随着技术的更新实际bios也可以被重载了。

 

bios里面放的什么东东？现在先不说稍后再说，我们先说下计算机如何通过指令调度硬件的

 

首先要说下cpu,简单来说cpu有两个作用，一个是把指令分发给出去给不同的硬件，二是计算数据。cpu是有很多引脚的，这些引脚被分为好多组，有的组用来传输控制信号，有的用来传输地址信号，有的用来传输数据，

相应的，硬件也必须提供引脚与这些组的引脚对接，是的，为了响应cpu的号令，硬件通过主板的线路将自己引脚和cpu的引脚联通，我们把这些线路称为总线BUS，就像上文说的那样，bus大致被分为三类：

 

数据总线 data bus 

 

由于每一根数据线可以理解为一个管脚，一次只能传输一个二进制，所以数据总线的宽度（也就是根数）决定一次传输的数据量，我们平时说的32位，16位都是说的数据总线的宽度，这些管脚传过去的一组电信号就是数据，这些数据传过去放在哪里了呢？内存？不是的，这些数据总线与cpu直接连接，而不是跟内存连接的，所有数据过去的时候会放在cpu的一个暂时存放数据的地方，叫数据寄存器。你会问了，寄存器是个什么东东？你可以把他理解为或大或小的一块内存，实际上他的存取速度是远大于内存的，数据总线是双向的因为cpu和硬件之间可以相互传输数据，硬件也是有寄存器的奥。

 

地址总线 address bus

 

我的理解是这样的，地址总线用于表明cpu这次读写操作的目标地址，cpu无论是读还是写，首要的就是要确定读写的地址，cpu先通过地址总线发出一个信息，这个信息会准确标注一个地址，这个地址肯定在某个硬件中唠，标注了地址，cpu可能有多种操作，或是写，或是读，或是其他，然后这时候他就要把这个要求传递给硬件了，如果是读那么硬件会把相应地址的信息放在数据总线，传给cpu，写的话就是cpu把数据放在数据总线传给硬件，所以地址总线是单向的总是由cpu传给硬件。那么上述读与写的控制信号又是如何传递给硬件的呢？通过控制总线。

 

控制总线 control bus

 

通俗讲，控制总线是cpu用来给计算机各个硬件发送控制信号和时序信号的，比如读写信号，中断响应信号，当然了硬件也能通过控制总线反馈给cpu信号，比如中断信号，读写就位信号。

 

其实内存，硬盘，显卡，优盘之类的硬件在cpu看来其实一样一样的，硬件通过3种数据线跟cpu相联系，另外硬件通常至少有这3个寄存器，控制寄存器，状态寄存器，数据寄存器，这三个寄存和上面的3个3个总线有没有必然联系呢，没有，这个下面会说。

 

我们总结下上面的3个总线，地址总线选定硬件的地址，控制总线决定了下一步在这个地址上进行什么操作，数据总线用来传递选中地址的数据。

 

这里有一个问题就是，外设的地址怎么确定？如果我们的地址总线有32位那么寻址能力就是4g，假设我们有一个4g的内存卡，那么实际的寻址能力会是4g么？不会的他一定会小于4g，为什么？因为32位的地址总线不仅要访问内存ram还要访问外设。未完待续....