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计算机是怎样跑起来的 [:1700412636]
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计算机是怎样跑起来的 3.1 从程序员的角度看硬件
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为了体验手工汇编，下面我们就为在第2章制作的微型计算机编写一个程序吧。因为程序的作用是驱动硬件工作，所以在编写程序之前必须要了解微型计算机的硬件信息。然而真正需要了解的硬件信息只有以下7种（如图3.1所示），所以没有必要在编程时还总是盯着详细的电路图
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图3.1 编写程序之前需要了解的硬件信息
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[CPU（处理器）信息]
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CPU的种类
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时钟信号的频率
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[内存信息]
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地址空间
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每个地址中可以存储多少比特的信息
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[I/O信息]
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I/O的种类
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地址空间
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连接着何种周边设备
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可以使用哪种机器语言取决于CPU（也称处理器）的种类。所谓机器语言就是只用0和1两个二进制数书写的编程语言。即便是相同的机器语言，例如01010011，只要CPU的种类不同，对它的理解也就不同。有的CPU会把它解释成是执行加法运算，有的CPU会把它解释成是向I/O输出。这就好比同样是man这个词，有的人会理解成“人”，有的人会理解成“男人”
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由于微型计算机上的CPU是Z80 CPU，所以就要使用适用于Z80 CPU的机器语言。顾名思义，机器语言就是处理器可以直接理解（与生俱来就能理解）的编程语言。机器语言有时也叫做原生代码（Native Code）
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所谓时钟信号的频率，就是由时钟发生器发送给CPU的电信号的频率。表示时钟信号频率的单位是MHz（兆赫兹=100万回/秒）。我们的微型计算机使用的是2.5MHz的时钟信号，时钟信号是在0和1两个数之间反复变换的电信号，就像滴答滴答左右摆动的钟摆一样。通常把发出一次滴答的时间称为一个时钟周期
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在机器语言中，指令执行时所需的时钟周期数取决于指令的类型。程序员不但可以通过累加时钟周期数估算程序执行的时间，还可以仅在特定的时间执行点亮LED（发光二极管）等操作
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每个地址都标示着一个内存中的数据存储单元，而这些地址所构成的范围就是内存的地址空间。在我们的微型计算机中，地址空间为0-255，每一个地址中可以存储8比特（1字节）的指令或数据
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连接着的I/O的类型，就是指连接着微型计算机和周边设备的I/O的种类。在微型计算机中，只安装了一个I/O，即上面带有4个8比特寄存器的Z80 PIO。只要用CPU控制I/O的寄存器，就可以设定I/O的功能，与周边设备进行数据的输入输出。
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所谓I/O的地址空间，是指用于指定I/O寄存器的地址范围。在Z80 PIO上，地址空间为0-3，每一个地址对应一个寄存器
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在内存中，每个地址的功能都一样，既可用于存储指令又可用于存储数据。而I/O不同，地址编号不同（即寄存器的类型不同），功能也就不同。在我们的微型计算机中，是这样分配Z80 PIO上的寄存器的：端口A数据寄存器对应0号地址，端口B数据寄存器对应1号地址，端口A控制寄存器对应2号地址，端口B控制寄存器对应3号地址。端口A数据寄存器和端口B数据寄存器存储的是与周边设备进行输入输出时所需的数据。其中，端口A连接用于输入数据的指拨开关，端口B连接用于输出数据的LED。而端口A控制寄存器和端口B控制寄存器则存储的是用于设定Z80 PIO功能的参数
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