汇编-基础知识

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Posted by lll-yz on October 20, 2021

引言

汇编语言是直接在硬件之上工作的汇编语言,首先要了解硬件系统的结构,才能有效的应用汇编语言对其编程。

汇编语言,是除了机器语言外的最底层的编程语言了。学习这门语言,可以帮助我们更加深入地理解CPU、内存等硬件的工作原理。用机器的思维去操作计算机。汇编语言和机器语言是一一对应的,汇编语言被编译成机器语言,这样的程序执行效率更高。

基础知识

1.1机器语言

0和1构成。

1.2汇编语言的产生

机器指令:1000100111011000

操作:寄存器 BX 的内容送到 AX 中。

汇编指令:MOV AX,BX

1.2.1寄存器简介

寄存器:简单的讲是CPU中可以存储数据的器件,一个CPU中有多个寄存器。

AX 是其中一个寄存器的代号,BX 是另一个寄存器的代号。

5BlKoD.png

1.3汇编语言的组成

汇编语言由以下3类组成:

  • 汇编指令 (机器码的助记符)

  • 伪指令 (由编译器执行)

  • 其它符号 (由编译器识别)

汇编语言的核心是汇编指令,它决定了汇编语言的特性。

1.4存储器

CPU是计算机的核心部件,它控制整个计算机的运作并进行运算,想要让一个CPU工作,就必须向它提供指令和数据。

指令和数据在存储器中存放,也就是平时所说的内存。

在一台PC机中内存的作用仅次于CPU。

离开了内存,性能再好的CPU也无法工作。

磁盘不同于内存,磁盘上的数据或程序,如果不读到内存中,就无法被CPU使用。

1.5指令和数据

指令和数据是应用上的概念。

在内存或磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息。

二进制信息:

  • 1000100111011000

    —>89D8H (数据)

  • 1000100111011000

    —>MOV AX,BX (程序)

1.6存储单元

存储器被划分为若干个存储单元,每个存储单元从0开始顺序编号。

例如:一个存储器有128个存储单元,编号从0~127。

5D09sO.png

对于大容量的存储器一般还用以下单位来计量容量 :

  • 1KB = 1024Byte
  • 1MB = 1024KB
  • 1GB = 1024MB
  • 1TB = 1024GB

磁盘的容量单位同内存的一样,实际上以上单位是微机中常用的计量单位。

1.7CPU对存储器的读写

CPU想要进行数据的读取,必须和外部器件(标准的说法是芯片)进行三类信息的交互:

  • 存储单元的地址 (地址信息)
  • 器件的选择,读或写命令 (控制信息)
  • 读或写的数据 (数据信息)

问:那么CPU是通过什么将地址、数据和控制信息传到存储芯片中的呢?

答:电子计算机能处理、传输的信息都是电信号,电信号当然要用导线传送。

在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的导线,通常称为总线。

  • 物理上:一根根导线的集合;
  • 逻辑上分为:
    • 地址总线
    • 数据总线
    • 控制总线

总线在逻辑上划分图:

5DrtSI.png

1.8地址总线

CPU是通过地址总线来指定存储单元的。

地址总线上能传送多少个不同的信息,CPU就可以对多少个存储单元进行寻址。

一个CPU有N根地址总线,则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。

这样的CPU最多可以寻找2的N次方个内存单元。(1 Byte = 8 bit)

CPU与内存或其它器件之间的数据传送是通过数据总线来进行的。

数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。

1.9数据总线

我们来分别看一下它们向内存中写入数据89D8H时,是如何通过数据总线传送数据的:

  • 8088CPU:

5DRsbt.png

  • 8086CPU:

5DRLPU.png

1.10控制总线

CPU对外部器件的控制是通过控制总线来进行的。在这里控制总线是个总称,控制总线是一些不同控制线的集合。

有多少根控制总线,就意味着CPU提供了对外部器件的多少种控制。所以,控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。

1.11内存地址空间 (概述)

什么是内存地址空间呢?

一个CPU的地址线宽度为10,那么可以寻址1024个内存单元,这1024个可寻到的内存单元就构成这个CPU的内存地址空间。

1.12主板

在每一台PC机中,都有一个主板,主板上有核心器件和一些主要器件。

这些器件通过总线(地址总线、数据总线、控制总线)相连。

1.13接口卡

计算机系统中,所有可用程序控制其工作的设备,必须受到CPU的控制。

CPU对外部设备不能直接控制,如显示器、音箱、打印机等。直接控制这些设备进行工作的是插在扩展插槽上的接口卡。

1.14各类存储器芯片

从读写属性上看分为两类:

随机存储器 (RAM) 和 只读存储器 (ROM)

从功能和连接上分类:

  • 随机存储器 RAM

  • 装有 BIOS 的 ROM

    BIOS:Basic Input/Output System,基本输入输出系统。

    BIOS 是由主板和各类接口卡 (如:显卡、网卡等) 厂商提供的软件系统,可以通过它利用该硬件设备进行最基本的输入输出。在主板和某些接口卡上插有存储相应 BIOS 的 ROM。

  • 接口卡上的 RAM

PC机中各类存储器的逻辑连接情况:

5rCn3D.png

1.15内存地址空间

上述那些存储器在物理上是独立的器件。

但是它们在以下两点上相同:

1、都和CPU的总线相连。

2、CPU对他们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令。

将各类存储器看作一个逻辑存储器:

  • 所有的物理存储器被看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器;
  • 每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段,即一段地址空间;
  • CPU在这段地址空间中读写数据,实际上就是在相对应的物理存储器中读写数据。

5rovP1.png

不同的计算机系统的内存地址空间分配情况是不同的。

5rT6Rx.png

内存地址空间:

最终运行程序的是CPU,我们用汇编编程的时候,必须要从CPU角度考虑问题。

对CPU来讲,系统中的所有存储器中的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中,它的容量受CPU寻址能力的限制。这个逻辑存储器即是我们所说的内存地址空间。

小结

1、汇编指令是机器指令的助记符,同机器指令 一 一对应。

2、每一种CPU都有自己的汇编指令集。

3、CPU可以直接使用的信息在存储器中存放。

4、在存储器中指令和数据没有任何区别,都是二进制信息。

5、存储单元从零开始顺序编号。

6、一个存储单元可以存储8个bit(用作单位写成”b”),即8位二进制数。

7、1Byte = 8 bit 1KB = 1024Byte 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 1TB = 1024GB

8、每个CPU芯片都有许多管脚,这些管脚和总线相连。也可以说,这些管脚引出总线。一个CPU可以引出三种总线的宽度标志了这个CPU的不同方面的性能:

  • 地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力。
  • 数据总线的宽度决定了CPU与其它器件进行数据传送时的一次数据传送量。
  • 控制总线宽度决定了CPU对系统中其它器件的控制能力。

数据存储是以“字节”(Byte)为单位,数据传输是以“位”(bit)为单位,一个位就代表一个0或1(即二进制),每8个位(bit)组成一个字节(Byte)。8bit=1Byte 内存也是数据存储器的一种,所以内存里的空间也是以字节为单位的。

检测

1、1个CPU的寻址能力为8KB,那么它的地址总线的宽度为(13)

2、1KB的存储器有(1024)个存储单元,存储单元的编号从(0)到(1023).

3、1KB的存储器可以存储(8192)个bit,(1024)个字节

4、1GB、1MB、1KB分别是(1,073,741,824、1,048,576、1024)Byte.

5、8080、8088、80286、80386的地址总线宽度分别为16根、20根、24根、32根,则它们的寻址能为分别为(64KB、1MB、16MB、4GB)

6、8080、8088、8086、80286、80386的数据总线宽度分别为8根、8根、16根、16根、32根,则它们的一次可以传送的数据为(1B)、(1B)、(2B)、(2B)、(4B)

7、从内存中读取1024字节的数据,8086至少要读(512)次,80386至少要读(256)次。

8、在存储器中,数据和程序以(二进制)形式存放。

课后题:

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