彙編學習1

彙編器：彙編語言 –>機器語言
連接器：把彙編器創建的多個單獨文件連接成可執行程序
彙編語言和機器語言一一對應

1.數位進制

1. 二進制
   左高右低。

2. 整數存儲
   字節Byte：8位
   字word：2字節，2Byte。16位
   雙字doubleword：4字節。32位
   八字節：8字節。64位

3. 補碼
   一個數的補碼就是它的相反數（一個數與它的補碼相加和爲0），
   求補碼：取反加一

4. 字符存儲
   ASCII, 用低7位，最高位創建私有字符
   ANSI字符集，256字符，後128特殊字符
   Unicode標準，：UTF-8， UTF-16, UTF-32
   ASCII字符串

2.處理器

1. IA-32：始於80386
2. 微機結構：

clock：時鐘用於CPU的內部操作和其他系統部件的同步
Cu：控制單元協調執行機器指令時各個步驟的次序
ALU：算術邏輯單元執行算術運算和邏輯運算

mem stor unit：內存存儲單元存放指令和數據

總線：傳送數據，並行線
數據總線：CPU內存間傳送指令和數據
控制總線：用二進制信號同步連接到系統總線上的所有設備的動作
地址總線：如果當前指令要在CPU和內存間傳送數據，地址總線上保持着指令和數據的地址

時鐘：固定廢品率產生脈衝，一個完整時間脈衝（兩個下降沿間間隔）所需要的時間是 機器週期 （機器指令使用的最基本的時間單位

3. 指令週期
單條機器指令的執行可以被分解爲一系列的獨立操作，這些操作構成指令執行的一個週期
程序開始執行前必須首先裝入 內存，指令指針 包含要執行的下一條指令的地址， 指令隊列 存放若干條將要執行的指令，

三個步驟：
1.取指，控制單元從 指令隊列 中取得指令並遞增指令指針(EIP)的值，指令指針也稱爲程序計數器
2.解碼，控制單元對指令解碼，把輸入操作數傳遞給ALU，並向算術邏輯單元發送信號指明要執行的操作
*取操作數（額外步驟），控制單元從內存中讀操作數，複製到內部寄存器中
3.執行，算術邏輯單元執行指令，送出運算輸出結果，更新反應處理器狀態的狀態標誌
*存儲輸出操作數（額外），存儲數據到內存中。

4. 流水線
指令執行 每一步 佔用 一個 時鐘週期, 但處理器可以並行執行其他步驟。

Intel 486 6級流水線：

1. 總線接口單元BIU：訪問存儲器提供輸入輸出
2. 代碼預取單元：從BIU接收機器指令並將其插入稱爲指令隊列的存儲區域
3. 指令解碼單元：對預取隊列中的機器指令進行解碼，將他們翻譯爲微代碼
4. 執行單元：執行指令解碼單元產生的微代碼
5. 分段部件：把邏輯地址轉換爲線性地址並進行保護檢查
6. 分頁部件：把線性地址轉換爲物理地址，進行頁保護檢查

n*k模型：

k+(n-1)模型：

k + n 模型：超標量流水線

5. 內存讀取
步驟由cpu內部時鐘控制

週期1：內存操作數的地址被放到地址總線ADDR上
週期2：讀取線（RD）設爲低（0），通知存儲器要讀取一個值
週期3：cpu等待一個週期，給存儲器時間響應。這個時鐘週期內，內存控制器把數據放在數據線
(DATA) 上。
週期4：讀取線（RD）變爲一，通知cpu在數據總線（DATA）上讀取數據

3.IA-32體系結構

1. 操作模式

1. 保護模式
   程序被賦予了獨立的內存區域（稱爲段），處理器阻止程序訪問分配段之外的其他內存
2. 虛擬8086模式
   （保護模式的特例）在保護模式下，執行多個虛擬8086任務，即在 安全的多任務環境下運行實地址模式的軟件 ，即使一個如 MS-DOS 程序崩潰或試圖向系統內存寫入數據，也不會影響同時運行的其他程序
3. 實地址模式
   實地址模式實現了 Intel 8086 處理器的程序設計環境，可用於運行那些需要直接訪問系統內存和硬件設備的MS-DOS 程序。* 實地址模式下運行的程序可能導致操縱系統掛起 *
4. 系統管理模式

2. 基本執行環境

1. 地址空間
保護模式下，IA-32最高可訪問4GB內存，32位無符號整數尋址上限。(32-bit address)
實地址程序只能訪問1MB內存(20-bit address)
保護模式下虛擬8086模式運行多個程序，每個程序都能訪問獨立 1MB內存區域(20-bit address)

2. 寄存器

還有更多的寄存器之後會學習到

3. 歷史

1. Intel 8086：16位寄存器16位數據總線 1MB內存
2. Intel 8088 ：8位數據總線，其餘同上
3. Intel 80286： 24位地址，16MB內存

IA-32系列：

1. Intel 386 : 32位寄存器，32位地址總線，32位外部數據通道， 每個程序4GB線性地址空間
2. Intel 486：流水線技術，同時處理多條指令

奔騰：32位地址，64位內部數據通道

奔騰4，Xeon

4. CISC RISC

CISC:
高級運算，微代碼解釋器，複雜指令
RISC：
精簡指令，少，硬件直接解碼執行

4.IA-32內存管理

1. 實模式
   20位地址線，訪問1MB內存，
   如何用8086的16位寄存器存放20位的地址
   分段內存方案：
   所有內存被分爲多個64kb區域，這些區域稱爲段
   所以，實際地址等於 16位段的基地址加上16位的偏移地址
   
   注意：每個段在被表示時省略了最後一個0，C000實際上是從C0000開始的段

如：80250h = 8000：0250
08F1：0100 = 08F1h * 10h + 0100h = 09010h

1. 保護模式
   每個程序可尋址4GB內存，0~FFFFFFFF

平坦分段模式

基址，界限，段描述符，全局描述符表GDT, 0040*1000=00040000
10000*1000=10000000

多段模式
局部描述符表LDT，基址，界限計算同上

分頁 （IA-32）
段分割爲多頁，
一頁：4096字節
分頁機制允許同時運行的程序使用的總內存 遠大於計算機的物理內存，
所有頁的集合合稱虛擬內存
分頁機制（使用後備磁盤存儲)
一個程序越依賴分頁機制，運行也可能越慢

補：
1.EFLAGS擴展標誌，
2.FPU浮點單元：高速浮點算數運算
3.視頻適配器：視頻控制器+視頻顯示存儲器（顯存）
4.存儲器：