彙編語言學習筆記————總線以及內存地址空間的概念

彙編語言的組成

1. 彙編指令（機器碼的助記符）
2. 僞指令（由編譯器執行）
3. 其他符號（由編譯器執行）

彙編語言的核心是彙編指令，它決定了彙編語言的特性

存儲器

CPU是計算機的核心部件，它控制着整個計算機的運作並進行運算，要想讓一個CPU工作，就必須向它提供指令和數據。而指令和數據在存儲器中存放，也就是平時所說的內存。
在一臺PC中的內存的作用僅次於CPU，離開了內存，性能再好的CPU也無法進行工作。

CPU對存儲器的讀寫

CPU要想進行數據的讀寫，必須和外部器件進行三類信息的交互，分別是：

1. 存儲單元的地址（地址信息）
2. 器件的選擇，讀或寫命令（控制信息）
3. 讀或寫的數據（數據信息）

總線的概念

在計算機中有專門連接CPU和其他芯片的導線，通常稱之爲總線。

• 物理上：一根導線的集合
• 邏輯上劃分爲：

1. 地址總線
2. 數據總線
3. 控制總線
   總線在邏輯上劃分的圖示：
   

地址總線

CPU是通過地址總線來指定存儲單元的，地址總線傳送的信息量決定着CPU對存儲單元尋址的數量，也就是說地址總線能傳送多少不同的信息，CPU就能夠對多少個存儲單元進行尋址。

如上圖所示，一個CPU有N根地址總線，那麼CPU地址總線的寬度也就是N,那麼它所能夠尋址的內存單元個數就是2的N次方

數據總線

CPU與內存或其他器件的數據傳送是通過數據總線進行的，數據總線的寬度決定了CPU與外界的數據傳送寬度。

• 8088CPU數據的傳輸
  
  由於8088CPU的數據寬度是八位，因此它只能一次性傳輸8位的數據，正如上圖所示，8088要完成89D8數據的傳輸，則需要傳輸兩次，從低位開始傳輸，則第一次傳輸D8,第二次傳輸89。
• 8086CPU的數據傳輸
  
  對於8086CPU來說，由於它的數據總線寬度是16位的，所以它就能夠一次性傳輸16位的數據，對於89D8這個16位數據，也就只需要一次就能夠傳輸完成，傳輸過程如上圖所示。

控制總線

CPU對外部器件的空盒子是通過控制總線來進行的。在這裏控制總線是個控制，控制總線是一些不同控制總線的集合。
控制總線發送控制信息。

前面所講的內存讀或者寫是由幾根控制線綜合發出的：

• 其中一根名爲讀信號輸出控制線負責由CPU向外傳送讀信號,CPU向該控制線上輸出低電平就表示將要讀取數據。
• 有一根名爲寫信號輸出控制線負責由CPU向外傳送寫信號

總結

• 彙編指令是機器指令的助記符，同機器指令一一對應
• 每一種CPU都有自己的彙編指令集
• CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放
• 在存儲器中指令和數據沒有任何區別
• 存儲單元從0開始順序編號
• 一個存儲單元可以存儲8個bit，即八位2進制數
• 每個CPU芯片都有很多的管腳，這些管腳和總線相連。一個CPU可以引出三種總線的的寬度標誌了這個CPU的不同方面的性能
  • 地址總線寬度決定了CPU的尋址能力
  • 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
  • 控制總線寬度決定了CPU對於系統中其他器件的控制能力

檢測點1.1

• 1個CPU的尋址能力爲8KB，那麼它的地址總線寬度爲13
  • 8*1024 = 8192,2^13 = 8192,因此總線寬度爲13
• 1KB的存儲器有1024個存儲單元，存儲單元的編號從0到1023
• 1KB的存儲器可以存儲8192個bit,1024個Byte
  • 1* 1024*8 = 8192
• 8080,8088,80286,80386的地址總線寬度分別爲16根，20根，24根，32根，則他們的尋址能力分別爲64KB,1MB,16MB,4GB。
• 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，則他們一次性可以傳輸的數據爲：1B,1B,2B,2B,4B
• 在內存中讀取1024字節的數據，8086至少讀取512次，80386至少讀取256次
• 在存儲器中，數據和程序以二進制的形式存放。

內存地址空間

概念

一個CPU的地址寬度爲10，那麼可以尋址1024個內存單元，這1024個可尋到的內存單元就構成這個CPU的內存地址空間。

主板

在每一臺pc中都有一個主板，主板上有核心器件和一些主要的器件，這些器件通過總線（地址總線，數據總線，控制總線）相連。

接口卡

• 計算機中，所有可用的程序控制其作用的設備，必須受到CPU的控制。
• cpu對於外部設備不能直接進行控制，如顯示器、音響，打印機等。直接控制這些設備進行互作的是插在擴展插槽上的接口卡。

各類存儲器芯片

• 從讀寫屬性上看分爲兩類：隨記存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）
• 從功能和連接上分類：
  • 隨記存儲器RAM
  • 裝有BIOS的ROM
  • 接口卡的RAM

裝有BIOS的ROM

BIOS是主板和各類接口卡產商提供的軟件系統，可以通過它利用該硬件設備進行最基本的輸入輸出。在主板和某些接口卡插有存儲器相應的BIOS的ROM.

PC中各類存儲器的連接關係

上述的那些存儲器在物理上是獨立的器件
但是他們有以下幾點是相同的：

• 都和CPU的總線相連
• CPU對他們進行讀或者寫的時候都通過控制線發出內存讀寫命令

將各類存儲器看作一個邏輯存儲器

不同計算機系統的內存地址空間分配情況是不同的。

總結

對於CPU來講，系統中的所有存儲器中的存儲單元都處於一個統一的邏輯存儲器中，它的容量受到CPU尋址能力的限制。這個邏輯存儲器即是我們所說的內存地址空間。