彙編語言學習

參考書籍《彙編語言》王爽  著/清華大學出版社

一、基礎知識

1、彙編指令是機器指令的助記符,同機器指令一一對應

 2、每一種CPU都有自己的彙編指令集

   3、CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放

   4、在存儲器中指令和數據沒有任何區別,都是二進制信息

   5、存儲單元從零開始順序編號

   6、一個存儲單元可以存儲8個bit, 即8位二進制數

   7、1Byte = 8bit ;    1KB = 1024B ;  1MB = 1024KB ;   1GB = 1024MB

   8、CPU要想進行數據的讀寫,必須和外部器件(標準的說法是芯片)進行下面3類信息的交互:

  • 存儲單元的地址(地址信息)
  • 器件的選擇,讀或寫的命令(控制信息)
  • 讀或寫的數據(數據信息)

    9、那麼CPU是通過什麼將地址、數據和控制信息傳到存儲器芯片中的呢?電子計算機能處理、傳輸的信息都是電信號,電信號當然要用導線傳送。

    在計算機中專門有連接CPU和其他芯片的導線,通常稱爲總線。

   總線從物理上來講,就是一根根導線的集合。根據傳送信息的不同,總線從邏輯上又分爲3類:地址、控制、數據

  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3種總線的寬度標誌了這個CPU的不同方面的性能。

  • 地址總線:地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力
    • 比如8086cpu,它的地址總線寬度爲20,所以它的尋址能力是2^20 = 2^10 * 2^10 = 1024 * 1024 = 1M
    • 怎麼理解?就是說8086有20根線,每根線控制一個0或者1,每次可以同時操作20根線發出一個0或者1的電信號,
    • 則有排列組合2^20=1024 * 1024 種可能性,即8086最多可以找到1024 * 1024 個內存單元(從0 --> 1024*1024),
    • 一個內存單元表示一個字節,也就是說8086最多可以尋找到1024 * 1024 = 1M個數量的內存地址;
    • 也就是說如果cpu的地址總線寬度是20,則給它配置1M的內存條已經夠了,如果配置了2M就是浪費,因爲它最多隻能找到1M個內存單元,也最多隻能用到1M個內存單元,另外1M個內存單元沒有能力找到更是用不上了。
  • 數據總線:數據總線的寬度決定了CPU與其他器件進行數據傳送時的一次數據傳送量
    • 比如8086cpu的數據總線寬度是16,則每次可以傳遞2個字節的數據。
    • 怎麼計算出來的?16根線,每根線控制一個0或者1,每次可以同時操作16根線發出一個0或者1的電信號;
    • 數據總線和地址總線理解上不一樣,這裏的同時操作16位0或者1,也就是傳遞16個0或者1的二進制信號;
    • 就是說每次傳遞2個字節的數據(16bit = 2Byte)
  • 控制總線:控制總線的寬度決定了CPU對系統中其他器件的控制能力

 10、做個小練習

  • 一個CPU 的尋址能力爲8KB,那麼它的地址總線的寬度爲____
  • 8080,8088,80286,80386 的地址總線寬度分別爲16根,20根,24根,32根.那麼他們的尋址能力分別爲多少____KB, ____MB,____MB,____GB?
  • 8080,8088,8086,80286,80386 的數據總線寬度分別爲8根,8根,16根,16根,32根.那麼它們一次可以傳輸的數據爲:____B,____B,____B,____B,____B,
  • 從內存中讀取1024字節的數據,8086至少要讀____次,80386至少要讀取____次.

    答案:

1、一個CPU 的尋址能力爲8KB,那麼它的地址總線的寬度爲__13__

2、8080,8088,80286,80386 的地址總線寬度分別爲16根,20根,24根,32根.那麼他們的尋址能力分別爲多少__64__KB, __1__MB,__16__MB,__4__GB

3、8080,8088,8086,80286,80386 的數據總線寬度分別爲8根,8根,16根,16根,32根.那麼它們一次可以傳輸的數據爲:__1__B,__1__B,__2__B,__2__B,__4__B

4、從內存中讀取1024字節的數據,8086至少要讀__512__次,80386至少要讀取__256__次.

二、寄存器

1、從物理結構來講,CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等

  • 運算邏輯部件(Logic components): 可以執行定點或浮點算術運算操作、移位操作以及邏輯操作,也可執行地址運算和轉換;
  • 寄存器部件,包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點數和浮點數兩類,它們用來保存指令執行過程中臨時存放的寄存器操作數和中間(或最終)的操作結果。 通用寄存器是cpu的重要部件之一。
  • 控制部件: 主要是負責對指令譯碼,並且發出爲完成每條指令所要執行的各個操作的控制信號。其結構有兩種:一種是以微存儲爲核心的微程序控制方式;一種是以邏輯硬佈線結構爲主的控制方式。

2、對程序員來說,CPU中最主要部件是寄存器,可以通過改變寄存器的內容來實現對CPU的控制;

     不同的cpu,寄存器的個數、結構是不同的。比如8086是16位結構的cpu, 

  8086有14個16位的寄存器,每個可以存放2個字節。

3、通用寄存器的作用

  • AX、BX、CX、DX這四個寄存器通常用來存放一般性的數據,稱爲通用寄存器(有時也有特定用途)
  • 通常,cpu會先將內存中的數據存儲到通用寄存器中,然後再對通用寄存器中的數據進行運算。

    舉例說明,在內存中有塊紅色內存空間的值是3,現在想把它的值加1,並將新的計算結果存儲到藍色內存空間,如圖所示

那麼這個在cpu的執行步驟是怎樣的呢?

1)、cpu首先會將紅色內存空間的值放到AX寄存器中:mov ax, 紅色內存空間

2)、然後讓AX寄存器與1相加:add ax, 1

3)、最後將值賦值給內存空間:mov  藍色內存空間,ax

4、數據寄存器的兼容:

  • AX、BX、CX、DX這四個通用寄存器都是16位的,
  • 但是上一代的8086寄存器都是8位,爲了保證兼容, 這四個寄存器都可用2個獨立的8位寄存器來使用
  • H代表高位寄存器
  • L代表低位寄存器

5、彙編指令舉例

  接下來看一下CPU執行下圖中的每條指令後,對寄存器中的數據進行的改變:

說明,假設原AX中的值:0000H,   原BX中的值:0000H

爲什麼程序段中最後一條指令 add  ax,bx, 在執行前ax和bx中的數據都爲8226H, 相加後所得值爲044CH, 而不是:1044CH ?

因爲ax爲16位寄存器,只能存放4位16進制的數據,所以最高位的1不能在ax中保存,ax最後保存的數據爲:044CH

再來看一段程序段的指令,注意高位和低位寄存器的計算

最後一個指令  add  al,93H後AX中的數據爲0058H, 爲啥?

執行前,al中的數據爲C5H, 相加93H爲158H, 但是al爲一個獨立8位寄存器,和ah沒有關係,CPU在執行這條指令時認爲ah和al時兩個不相關的寄存器。

所以只能存放兩位十六進制的數據,所以最高位的1丟失。

另外,在進行數據傳送或運算時,要注意指令的兩個操作對象的位數應當是一致的,例如下圖這些是正確的指令:

----------------------------------------

而下面的指令等都是錯誤的指令

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