《匯編語言》第1章基礎(chǔ)知識

1、匯編語言第1章基礎(chǔ)知識匯編語言(王爽)第1章-基礎(chǔ)知識第1章 基礎(chǔ)知識n1.1 機(jī)器語言 1. 9 數(shù)據(jù)總線n1.2 匯編語言的產(chǎn)生 1.10 控制總線n1.3 匯編語言的組成 1.11 內(nèi)存地址空間（概述）n1.4 存儲器 1.12 主板n1.5 指令和數(shù)據(jù) 1.13 接口卡n1.6 存儲單元 1.14 各類存儲器芯片n1.7 CPU對存儲器的讀寫 1.15 內(nèi)存地址空間n1.8 地址總線 引言n匯編語言是直接在硬件之上工作的編程語言，首先要了解硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，才能有效的應(yīng)用匯編語言對其編程。n在本章中，對硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的問題進(jìn)行一部分的探討，以使后續(xù)的課程可在一個好的基礎(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（關(guān)于編程結(jié)構(gòu)或其他的）時候，再對相關(guān)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行介紹和探討。n本書的原則是，以后用到的知識，以后再說。引言n匯編課程的研究重點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)器語言n機(jī)器語言是機(jī)器指令的集合。n機(jī)器指令展開來講就是一臺機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。1.1 機(jī)器語言n指令：01010000 (PUSH AX)n電平脈沖： 1.1 機(jī)器語言n以后我們提到的計算機(jī)是指由CPU 和其他受CPU 直接或間接控制的芯片、器件、設(shè)備組成的計算機(jī)系統(tǒng)；n比如我們最常見的PC 機(jī)。1.1 機(jī)器語言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，再將程序通過紙帶機(jī)或卡片機(jī)輸入計算機(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)器語言nS = 768 + 12288 - 1280n機(jī)器碼： n假如將程序錯寫成以下這樣，請找處錯誤： 1.1 機(jī)器語言n在顯示器上輸出“welcome to masm”。 機(jī)器碼n看到這樣的程序，你會有什么感想？n如果程序里有一個“ 1 ”被誤寫為“ 0 ”，又如何去查找呢？1.2 匯編語言的產(chǎn)生n匯編語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言接近，便于閱讀和記憶。寄存器n寄存器：簡單的講是CPU中可以存儲數(shù)據(jù)的器件，一個CPU中有多個寄存器。nAX是其中一個寄存器的代號，nBX是另一個寄存器的代號。n更詳細(xì)的內(nèi)容我們在以后的課程中將會講到。1.2 匯編語言的產(chǎn)生n計算機(jī)能讀懂的只有機(jī)器指令，那么如何讓計算機(jī)執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？用匯編語言編寫程序的工作過程1.3 匯編語言的組成n匯編語言由以下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（由編譯器識

5、別）n匯編語言的核心是匯編指令，它決定了匯編語言的特性。 1.4 存儲器nCPU 是計算機(jī)的核心部件它控制整個計算機(jī)的運(yùn)作并進(jìn)行運(yùn)算，要想讓一個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)在存儲器中存放，也就是平時所說的內(nèi)存。1.4 存儲器n在一臺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也無法工作。1.4 存儲器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 存儲單元n存儲器被劃分為若干個存儲單元，每個存儲單元從0開始順序編號；n例如： 一個存儲器有128個存儲單元， 編號從0127。 如右圖示：1.6 存儲單元n對于大容量的存儲器一般還用以下單位來計量容量（以下用B來代表Byte）：n1KB=1024Bn1MB=1024KBn1GB=1024MBn1TB=1024GBn磁盤的容量單位同內(nèi)存的一樣，實際上以上單位是微機(jī)中常用的計量單位。1.7 CPU對存儲器的讀寫nCPU要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（標(biāo)準(zhǔn)的說法是芯片）進(jìn)行三類信息的交互：n存儲單元的地址（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對存儲器的讀寫n那么CPU是通過什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲芯片中的呢？n電子計算機(jī)能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?，電信號?dāng)然要用導(dǎo)線傳送。1.7 CPU對存儲器的讀寫n在計算機(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對存儲器的讀寫n總線在邏輯上劃分的圖示：1.7 CPU對存儲器的讀寫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钣嬎銠C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫呢？1.7 CPU對存儲器的讀寫1.7 CPU對存儲器的讀寫

8、1.7 CPU對存儲器的讀寫n對于8086CPU，下面的機(jī)器碼能夠完成從3號單元讀數(shù)據(jù)：n機(jī)器碼： n含義：從3號單元讀取數(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對存儲器的讀寫n機(jī)器碼難于記憶，用匯編指令來表示，情況如下：n機(jī)器碼：n對應(yīng)的匯編指令：MOV AX,3n含義：傳送3號單元的內(nèi)容到AX1.8 地址總線nCPU是通過地址總線來指定存儲單元的。n地址總線上能傳送多少個不同的信息，CPU就可以對多少個存儲單元進(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CPU有N根地址總線，則可以說這個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)傳送是通過數(shù)據(jù)總線來進(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我們來分別看一下它們向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)89D8H時，是如何通過數(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對外部器件的控制是通過控制總線來進(jìn)行的。在這里控制總線是個總稱，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提供了對外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了CPU對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輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU 向外傳送讀信號，CPU 向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)；n有一根名為寫信號輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU向外傳送寫信號。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器中存放。n（4）在存儲器中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。節(jié)節(jié)

11、小結(jié)n（5）存儲單元從零開始順序編號。n（6）一個存儲單元可以存儲 8 個 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CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連。也可以說，這些管腳引出總線。一個CPU可以引出三種總線的寬度標(biāo)志了這個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)傳送時的一次數(shù)據(jù)傳送量；n控制總線寬度決定了CPU對系統(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，對實際的連接情況不做討論。n特別提示特別提示n檢測點 （Page 8）n沒有通過檢測點請不要向下學(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CPU的地址線寬度為10，那么可以尋址1024個內(nèi)存單元，這1024個可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個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，主板和接口卡。1.12 主板n在每一臺PC機(jī)中，都有一個主板，主板上有核心器件和一些主要器件。n這些器件通過總線（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 各類存儲器芯片n從讀寫屬性上看分為兩類：隨機(jī)存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）n從功能和連接上分類：n隨機(jī)存儲器RAMn裝有BIOS的ROMn接口卡上的RAMnPC機(jī)中各類存儲器的邏輯連接情況1.14 各類存儲器芯片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相應(yīng)BIOS的ROM。1.15 內(nèi)存地址空間n上述的那些存儲器在物理上是獨立的器件。n但是它們在以下兩點上相同： 1、都和CPU的總線相連。 2、CPU對它們進(jìn)行讀或?qū)懙臅r候都通過控制線發(fā)出內(nèi)存讀寫命令。1.15 內(nèi)存地址空間n將各各類存儲器看作一個邏輯存儲器：n所有的物理存儲器被看作一個由若干存儲單元組成的邏輯存儲器；n每個物理存儲器在這個邏輯存儲器中占有一個地址段，即一段地址空間；nCPU在這段地址空間中讀寫數(shù)