xupt嵌入式学习（day1）

嵌入式学习

嵌入式系统基础知识：

一、冯诺依曼计算机体系结构的要点：

1、计算机中的信息（程序和数据）以二进制方式表示。
2、程序预存储，机器自动执行。
3、计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

二、CPU

主要由运算器，控制器、寄存器组和内部总线等构成。其中运算器主要用于完成
诸如加、减、乘、除等算术运算和左右移位、与、或、非等逻辑运算；控制器主要用于完成机器指令的解析和执行，控制运算器进行相应的运算，控制数据在计算机各组成部分之间传送，控制计算机各组成部分有条不紊地协调工作等；寄存器组是处理器内部的一组存储单元，一般又可分为两类：数据寄存器----主要用于暂存数据处理过程中的中间结果，和特别用途寄存器----用于标志系统的状态和设置系统的工作方式等。CPU 内部的这些功能部件通过内部总线互联并构成一个有机的整体。

“计算机程序”在被执行前，已预存储在存储器中，而程序的每条“机器指令”的执行都是由 CPU 完成。CPU 执行指令的过程大致可分为取指（fetch）、译码（decode）和执行（execute）三个阶段：
1、取指（fetch）：将待操作的指令码从存储器取到处理器。
2、译码（decode）：对指令码进行分析译码。
3、执行（execute）：产生指令码对应的操作信号。
在 CPU 中有一个特别用途寄存器 PC（Program Counter，程序计数器），用于指示待取指的内存单元。首先，CPU 自动地将 PC 所指向存储器单元里存放的机器指令码取到 CPU中，同时移动 PC 指向下一条待取指指令码的内存单元（这个过程称为----取指）；接着，控制器的指令译码电路即对这条指令进行分析（译码）；之后，生成这条指令功能对应的控制时序，完成本条指令的功能操作（执行）；处理器再对下一条指令递归上述的取指、译码、执行各步骤，CPU 依次执行组成程序的各条指令，完成程序描述的功能

三、存储器

计算机的存储器通常以字节（Byte）为单位进行组织和编址，处理器通过地址指定访问存储器各单元。1 字节由 8 个‘1/0’存储位（bit）组成。实际应用中，用于描述存储器容量常用的单位有：B（Byte，字节）、KB、MB、GB 和 TB 等，其中：1KB = 210 Byte，1MB = 210 KB，1GB = 210 MB，1TB = 210 GB。

四、计算机系统

五、计算机的工作过程

计算机硬件各个部分都是通过总线互联的，这就是所谓的总线结构型计算机。总线就是链接计算机硬件个部件，用于计算机硬件各部件之间信息传输的公共通道。物理上就是一组公共信号线，可能是一组明线，也可能是一组PCB板上的覆铜线。具体可分为：地址总线，数据总线和控制总线三种。
1、地址总线：专用于在 CPU、存储器和 I/O 端口间传送地址信息的信号线。
此类信号线传送的信息总是从 CPU 到存储器或 I/O 端口，它是单向信号线。
2、数据总线：专用于在 CPU、存储器和 I/O 端口间传送数据信息的信号线。
此类信号线传送的信息可以是从 CPU 到存储器或 I/O 端口（“写”操作），也可能是从存储器或 I/O 端口到 CPU（“读”操作），它是双向信号线。
3、控制总线：专用于 CPU 与其它部件之间传送控制信息和状态信息的信号
线。此类信号线的构成比较复杂，传送的控制、状态信息可以是从 CPU 到其它部件，也可能是从其它部件到 CPU。此类总线中的某些具体的线是单向的（或从 CPU 到其它部件，或反之），但作为总线来说，它是双向信号线。
从硬件上看，微型计算机就是一个以 CPU 为核心部件，以三总线为纽带将计算机各部件互联起来的能自动完成数据处理的数字系统，
计算机的工作过程就是处理器执行预存于存储器中的程序，在程序的控制下对数据信息进行加工处理的过程人们预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列和原始数据（合称为—程序）通过输入设备输送到计算机的内存储器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址单元取数，进行什么运算，然后送到哪个地址单元中去等操作。计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算处理，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作，并依此进行下去。

六、数据表示与处理

计算机中的所有信息都是以二进制的形式表示，数值量是计算机中要表示的最基础的信息。数值具有量的概念，在计算机记录和运算的过程中，数值在计算机中的表示方法成为数据。实际上，计算机中的所有信息（指令、数值、文本、音像等）都是以二进制数据的形式存在，所以我们将它们统称为‘数据’。
计算机中之所以采用二进制数制，是因为用数字电路的高/低电平易于实现二进制数的表示及运算，并且二进制数通过编码可以表示任何信息

七、带符号数的原码、反码和补码表示

计算机中所有的数值都要表示成二进制编码的形式，而实际应用中的数值是有正负的。那么这些正数、负数在计算机中也要能表示，这就需要编码，通过编码的方式将正负数都能在计算机中表示。我们将编码后在计算机中以二进制形式表示的数据称为机器数 ，将它的值（或信息）含义称为真值。