《匯編語(yǔ)言》第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1、匯編語(yǔ)言第1章基礎(chǔ)知識(shí)匯編語(yǔ)言(王爽)第1章-基礎(chǔ)知識(shí)第1章 基礎(chǔ)知識(shí)n1.1 機(jī)器語(yǔ)言 1. 9 數(shù)據(jù)總線n1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生 1.10 控制總線n1.3 匯編語(yǔ)言的組成 1.11 內(nèi)存地址空間（概述）n1.4 存儲(chǔ)器 1.12 主板n1.5 指令和數(shù)據(jù) 1.13 接口卡n1.6 存儲(chǔ)單元 1.14 各類存儲(chǔ)器芯片n1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫 1.15 內(nèi)存地址空間n1.8 地址總線 引言n匯編語(yǔ)言是直接在硬件之上工作的編程語(yǔ)言，首先要了解硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，才能有效的應(yīng)用匯編語(yǔ)言對(duì)其編程。n在本章中，對(duì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題進(jìn)行一部分的探討，以使后續(xù)的課程可在一個(gè)好的基礎(chǔ)上進(jìn)行。引言n當(dāng)課程

2、進(jìn)行到需要補(bǔ)充新的基礎(chǔ)知識(shí)（關(guān)于編程結(jié)構(gòu)或其他的）時(shí)候，再對(duì)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹和探討。n本書的原則是，以后用到的知識(shí)，以后再說(shuō)。引言n匯編課程的研究重點(diǎn)放在如何利用硬件系統(tǒng)的編程結(jié)構(gòu)和指令集有效靈活的控制系統(tǒng)進(jìn)行工作。1.1 機(jī)器語(yǔ)言n機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器指令的集合。n機(jī)器指令展開來(lái)講就是一臺(tái)機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。1.1 機(jī)器語(yǔ)言n指令：01010000 (PUSH AX)n電平脈沖： 1.1 機(jī)器語(yǔ)言n以后我們提到的計(jì)算機(jī)是指由CPU 和其他受CPU 直接或間接控制的芯片、器件、設(shè)備組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；n比如我們最常見的PC 機(jī)。1.1 機(jī)器語(yǔ)言n程序員們將 0、1 數(shù)字編程的程序代碼打在紙帶

3、或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過(guò)紙帶機(jī)或卡片機(jī)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算。n示例 應(yīng)用8086CPU完成運(yùn)算： S = 768 + 12288 12801.1 機(jī)器語(yǔ)言nS = 768 + 12288 - 1280n機(jī)器碼： n假如將程序錯(cuò)寫成以下這樣，請(qǐng)找處錯(cuò)誤： 1.1 機(jī)器語(yǔ)言n在顯示器上輸出“welcome to masm”。 機(jī)器碼n看到這樣的程序，你會(huì)有什么感想？n如果程序里有一個(gè)“ 1 ”被誤寫為“ 0 ”，又如何去查找呢？1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生n匯編語(yǔ)言的主體是匯編指令。n匯編指令和機(jī)器指令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令是機(jī)器指令便于記憶的書寫格式。n匯編指令是機(jī)器指令

4、的助記符。1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生n機(jī)器指令： n操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中n匯編指令：MOV AX,BXn這樣的寫法與人類語(yǔ)言接近，便于閱讀和記憶。寄存器n寄存器：簡(jiǎn)單的講是CPU中可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的器件，一個(gè)CPU中有多個(gè)寄存器。nAX是其中一個(gè)寄存器的代號(hào)，nBX是另一個(gè)寄存器的代號(hào)。n更詳細(xì)的內(nèi)容我們?cè)谝院蟮恼n程中將會(huì)講到。1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生n計(jì)算機(jī)能讀懂的只有機(jī)器指令，那么如何讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？用匯編語(yǔ)言編寫程序的工作過(guò)程1.3 匯編語(yǔ)言的組成n匯編語(yǔ)言由以下3類組成：n1、匯編指令（機(jī)器碼的助記符）n2、偽指令 （由編譯器執(zhí)行）n3、其它符號(hào)（由編譯器識(shí)

5、別）n匯編語(yǔ)言的核心是匯編指令，它決定了匯編語(yǔ)言的特性。 1.4 存儲(chǔ)器nCPU 是計(jì)算機(jī)的核心部件它控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)作并進(jìn)行運(yùn)算，要想讓一個(gè)CPU 工作，就必須向它提供指令和數(shù)據(jù)。n指令和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存放，也就是平時(shí)所說(shuō)的內(nèi)存。1.4 存儲(chǔ)器n在一臺(tái)PC機(jī)中內(nèi)存的作用僅次于CPU。n離開了內(nèi)存，性能再好的CPU也無(wú)法工作。1.4 存儲(chǔ)器n磁盤不同于內(nèi)存，磁盤上的數(shù)據(jù)或程序如果不讀到內(nèi)存中，就無(wú)法被CPU 使用。1.5 指令和數(shù)據(jù)n指令和數(shù)據(jù)是應(yīng)用上的概念。n在內(nèi)存或磁盤上，指令和數(shù)據(jù)沒(méi)有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。1.5 指令和數(shù)據(jù)n二進(jìn)制信息： 89D8H （數(shù)據(jù)） MOV AX,BX

6、（程序）1.6 存儲(chǔ)單元n存儲(chǔ)器被劃分為若干個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元從0開始順序編號(hào)；n例如： 一個(gè)存儲(chǔ)器有128個(gè)存儲(chǔ)單元， 編號(hào)從0127。 如右圖示：1.6 存儲(chǔ)單元n對(duì)于大容量的存儲(chǔ)器一般還用以下單位來(lái)計(jì)量容量（以下用B來(lái)代表Byte）：n1KB=1024Bn1MB=1024KBn1GB=1024MBn1TB=1024GBn磁盤的容量單位同內(nèi)存的一樣，實(shí)際上以上單位是微機(jī)中常用的計(jì)量單位。1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫nCPU要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法是芯片）進(jìn)行三類信息的交互：n存儲(chǔ)單元的地址（地址信息）n器件的選擇，讀或?qū)懨睿刂菩畔ⅲ﹏讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）

7、1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫n那么CPU是通過(guò)什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲(chǔ)芯片中的呢？n電子計(jì)算機(jī)能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?hào)，電信號(hào)當(dāng)然要用導(dǎo)線傳送。1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫n在計(jì)算機(jī)中專門有連接CPU和其他芯片的導(dǎo)線，通常稱為總線。n物理上：一根根導(dǎo)線的集合；n邏輯上劃分為： n地址總線n數(shù)據(jù)總線n控制總線n圖示1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫n總線在邏輯上劃分的圖示：1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫nCPU在內(nèi)存中讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)演示：n讀演示n寫演示n從上面我們知道CPU是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的?？墒俏覀?nèi)绾蚊钣?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫呢？1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫

8、1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫n對(duì)于8086CPU，下面的機(jī)器碼能夠完成從3號(hào)單元讀數(shù)據(jù)：n機(jī)器碼： n含義：從3號(hào)單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AXnCPU接收這條機(jī)器碼后將完成上面所述的讀寫工作。1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫n機(jī)器碼難于記憶，用匯編指令來(lái)表示，情況如下：n機(jī)器碼：n對(duì)應(yīng)的匯編指令：MOV AX,3n含義：傳送3號(hào)單元的內(nèi)容到AX1.8 地址總線nCPU是通過(guò)地址總線來(lái)指定存儲(chǔ)單元的。n地址總線上能傳送多少個(gè)不同的信息，CPU就可以對(duì)多少個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址。1.8 地址總線n地址總線發(fā)送地址信息演示1.8 地址總線1.8 地址總線n一個(gè)CPU有N根地址總線，則可以說(shuō)這個(gè)CPU的地址總線

9、的寬度為N。n這樣的CPU最多可以尋找的N次方個(gè)內(nèi)存單元。1.9 數(shù)據(jù)總線nCPU與內(nèi)存或其它器件之間的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)數(shù)據(jù)總線來(lái)進(jìn)行的。n數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。1.9 數(shù)據(jù)總線n我們來(lái)分別看一下它們向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)89D8H時(shí)，是如何通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)的：n8088CPU數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送情況n8086CPU數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送情況1.9 數(shù)據(jù)總線 8位數(shù)據(jù)總線上傳送的信息1.9 數(shù)據(jù)總線 16位數(shù)據(jù)總線上傳送的信息1.10 控制總線nCPU對(duì)外部器件的控制是通過(guò)控制總線來(lái)進(jìn)行的。在這里控制總線是個(gè)總稱，控制總線是一些不同控制線的集合。n有多少根控制總線，就意味著

10、CPU提供了對(duì)外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了CPU對(duì)外部器件的控制能力。n控制總線上發(fā)送的控制信息1.10 控制總線1.10 控制總線n前面所講的內(nèi)存讀或?qū)懨钍怯蓭赘刂凭€綜合發(fā)出的：n其中有一根名為讀信號(hào)輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU 向外傳送讀信號(hào)，CPU 向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)；n有一根名為寫信號(hào)輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU向外傳送寫信號(hào)。節(jié)節(jié) 小結(jié)n（1）匯編指令是機(jī)器指令的助記符，同機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。n（2）每一種CPU都有自己的匯編指令集。節(jié)節(jié) 小結(jié)n（3）CPU可以直接使用的信息在存儲(chǔ)器中存放。n（4）在存儲(chǔ)器中指令和數(shù)據(jù)沒(méi)有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。節(jié)節(jié)

11、小結(jié)n（5）存儲(chǔ)單元從零開始順序編號(hào)。n（6）一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ) 8 個(gè) bit （用作單位寫成“b”），即 8 位二進(jìn)制數(shù)。n（7）1B = 8b1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB節(jié)節(jié) 小結(jié)（續(xù)）n（8）每一個(gè)CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連。也可以說(shuō)，這些管腳引出總線。一個(gè)CPU可以引出三種總線的寬度標(biāo)志了這個(gè)CPU的不同方面的性能：n地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力；n數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU與其它器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)的一次數(shù)據(jù)傳送量；n控制總線寬度決定了CPU對(duì)系統(tǒng)中其它器件的控制能力。節(jié)節(jié) 小結(jié)（續(xù)）n在匯編課程中，我們從功能的

12、角度介紹了這三類總線，對(duì)實(shí)際的連接情況不做討論。n特別提示特別提示n檢測(cè)點(diǎn) （Page 8）n沒(méi)有通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)請(qǐng)不要向下學(xué)習(xí)！ 1.11 內(nèi)存地址空間（概述）n什么是內(nèi)存地址空間呢？n一個(gè)CPU的地址線寬度為10，那么可以尋址1024個(gè)內(nèi)存單元，這1024個(gè)可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個(gè)CPU的內(nèi)存地址空間。下面深入討論。n首先需要介紹兩部分基本知識(shí)，主板和接口卡。1.12 主板n在每一臺(tái)PC機(jī)中，都有一個(gè)主板，主板上有核心器件和一些主要器件。n這些器件通過(guò)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）相連。1.13 接口卡n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所有可用程序控制其工作的設(shè)備，必須受到CPU的控制。nCPU對(duì)外部設(shè)備

13、不能直接控制，如顯示器、音箱、打印機(jī)等。直接控制這些設(shè)備進(jìn)行工作的是插在擴(kuò)展插槽上的接口卡。1.14 各類存儲(chǔ)器芯片n從讀寫屬性上看分為兩類：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）n從功能和連接上分類：n隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMn裝有BIOS的ROMn接口卡上的RAMnPC機(jī)中各類存儲(chǔ)器的邏輯連接情況1.14 各類存儲(chǔ)器芯片n裝有BIOS的ROM BIOS：Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng)。 BIOS是由主板和各類接口卡（如：顯卡、網(wǎng)卡等）廠商提供的軟件系統(tǒng)，可以通過(guò)它利用該硬件設(shè)備進(jìn)行最基本的輸入輸出。在主板和某些接口卡上插有存儲(chǔ)相應(yīng)BIOS的ROM。1.15 內(nèi)存地址空間n上述的那些存儲(chǔ)器在物理上是獨(dú)立的器件。n但是它們?cè)谝韵聝牲c(diǎn)上相同： 1、都和CPU的總線相連。 2、CPU對(duì)它們進(jìn)行讀或?qū)懙臅r(shí)候都通過(guò)控制線發(fā)出內(nèi)存讀寫命令。1.15 內(nèi)存地址空間n將各各類存儲(chǔ)器看作一個(gè)邏輯存儲(chǔ)器：n所有的物理存儲(chǔ)器被看作一個(gè)由若干存儲(chǔ)單元組成的邏輯存儲(chǔ)器；n每個(gè)物理存儲(chǔ)器在這個(gè)邏輯存儲(chǔ)器中占有一個(gè)地址段，即一段地址空間；nCPU在這段地址空間中讀寫數(shù)