《匯編語(yǔ)言》講稿_01.ppt

1、匯編語(yǔ)言課件,王爽 著清華大學(xué)出版社,制作工具：Microsoft PowerPoint2003,本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供,第1章 基礎(chǔ)知識(shí),1.1 機(jī)器語(yǔ)言 1. 9 數(shù)據(jù)總線 1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生 1.10 控制總線 1.3 匯編語(yǔ)言的組成 1.11 內(nèi)存地址空間（概述） 1.4 存儲(chǔ)器 1.12 主板 1.5 指令和數(shù)據(jù) 1.13 接口卡 1.6 存儲(chǔ)單元 1.14 各類存儲(chǔ)器芯片 1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫 1.15 內(nèi)存地址空間 1.8 地址總線,引言,匯編語(yǔ)言是直接在硬件之上工作的編程語(yǔ)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(yǔ)言對(duì)其編程。 在本章中，對(duì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的

2、問題進(jìn)行一部分的探討，以使后續(xù)的課程可在一個(gè)好的基礎(chǔ)上進(jìn)行。,引言,當(dāng)課程進(jìn)行到需要補(bǔ)充新的基礎(chǔ)知識(shí)（關(guān)于編程結(jié)構(gòu)或其他的）時(shí)候，再對(duì)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹和探討。 本書的原則是，以后用到的知識(shí)，以后再說。,引言,匯編課程的研究重點(diǎn)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(yǔ)言,機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器指令的集合。 機(jī)器指令展開來講就是一臺(tái)機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。,1.1 機(jī)器語(yǔ)言,指令：01010000 (PUSH AX) 電平脈沖：,1.1 機(jī)器語(yǔ)言,以后我們提到的計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)； 比如我們最

3、常見的PC 機(jī)。,1.1 機(jī)器語(yǔ)言,程序員們將 0、1 數(shù)字編程的程序代碼打在紙帶或卡片上，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(jì)算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算。 示例 應(yīng)用8086CPU完成運(yùn)算： S = 768 + 12288 1280,1.1 機(jī)器語(yǔ)言,S = 768 + 12288 - 1280 機(jī)器碼： 101100000000000000000011 000001010000000000110000 001011010000000000000101 假如將程序錯(cuò)寫成以下這樣，請(qǐng)找處錯(cuò)誤： 101100000000000000000011 000001010000000000110000

4、 000101101000000000000101,1.1 機(jī)器語(yǔ)言,在顯示器上輸出“welcome to masm”。 機(jī)器碼 看到這樣的程序，你會(huì)有什么感想？ 如果程序里有一個(gè)“ 1 ”被誤寫為“ 0 ”，又如何去查找呢？,1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生,匯編語(yǔ)言的主體是匯編指令。 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。 匯編指令是機(jī)器指令的助記符。,1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生,機(jī)器指令： 1000100111011000 操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中 匯編指令：MOV AX,BX 這樣的寫法與人類語(yǔ)言接近，便于閱讀和記憶。,寄存器,寄存器：簡(jiǎn)單的講是

5、CPU中可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的器件，一個(gè)CPU中有多個(gè)寄存器。 AX是其中一個(gè)寄存器的代號(hào)， BX是另一個(gè)寄存器的代號(hào)。 更詳細(xì)的內(nèi)容我們?cè)谝院蟮恼n程中將會(huì)講到。,1.2 匯編語(yǔ)言的產(chǎn)生,計(jì)算機(jī)能讀懂的只有機(jī)器指令，那么如何讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？,用匯編語(yǔ)言編寫程序的工作過程,1.3 匯編語(yǔ)言的組成,匯編語(yǔ)言由以下3類組成： 1、匯編指令（機(jī)器碼的助記符） 2、偽指令 （由編譯器執(zhí)行） 3、其它符號(hào)（由編譯器識(shí)別） 匯編語(yǔ)言的核心是匯編指令，它決定了匯編語(yǔ)言的特性。,1.4 存儲(chǔ)器,CPU 是計(jì)算機(jī)的核心部件它控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)作并進(jìn)行運(yùn)算，要想讓一個(gè)CPU 工作，就必須向它提供指

6、令和數(shù)據(jù)。 指令和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中存放，也就是平時(shí)所說的內(nèi)存。,1.4 存儲(chǔ)器,在一臺(tái)PC機(jī)中內(nèi)存的作用僅次于CPU。 離開了內(nèi)存，性能再好的CPU也無法工作。,1.4 存儲(chǔ)器,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),指令和數(shù)據(jù)是應(yīng)用上的概念。 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),二進(jìn)制信息： 1000100111011000 89D8H （數(shù)據(jù)） 1000100111011000 MOV AX,BX （程序）,1.6 存儲(chǔ)單元,存儲(chǔ)器被劃分為若干個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元從0開始順序編號(hào)； 例如：

7、一個(gè)存儲(chǔ)器有128個(gè)存儲(chǔ)單元， 編號(hào)從0127。 如右圖示：,1.6 存儲(chǔ)單元,對(duì)于大容量的存儲(chǔ)器一般還用以下單位來計(jì)量容量（以下用B來代表Byte）： 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 磁盤的容量單位同內(nèi)存的一樣，實(shí)際上以上單位是微機(jī)中常用的計(jì)量單位。,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,CPU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： 存儲(chǔ)單元的地址（地址信息） 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）,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,那么CPU是通過什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲(chǔ)芯片中的呢

8、？ 電子計(jì)算機(jī)能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?hào)，電信號(hào)當(dāng)然要用導(dǎo)線傳送。,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,在計(jì)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。 物理上：一根根導(dǎo)線的集合； 邏輯上劃分為： 地址總線 數(shù)據(jù)總線 控制總線 圖示,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,總線在邏輯上劃分的圖示：,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,CPU在內(nèi)存中讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)演示： 讀演示 寫演示 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?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫呢？,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,1.7 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,對(duì)于8086CPU，下面的機(jī)器碼能夠完成從3號(hào)單元

9、讀數(shù)據(jù)： 機(jī)器碼： 101000000000001100000000 含義：從3號(hào)單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AX CPU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(duì)存儲(chǔ)器的讀寫,機(jī)器碼難于記憶，用匯編指令來表示，情況如下： 機(jī)器碼：101000000000001100000000 對(duì)應(yīng)的匯編指令：MOV AX,3 含義：傳送3號(hào)單元的內(nèi)容到AX,1.8 地址總線,CPU是通過地址總線來指定存儲(chǔ)單元的。 地址總線上能傳送多少個(gè)不同的信息，CPU就可以對(duì)多少個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址。,1.8 地址總線,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,一個(gè)CPU有N根地址總線，則

10、可以說這個(gè)CPU的地址總線的寬度為N。 這樣的CPU最多可以尋找的N次方個(gè)內(nèi)存單元。,1.9 數(shù)據(jù)總線,CPU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。 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,我們來分別看一下它們向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)89D8H時(shí)，是如何通過數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)的： 8088CPU數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送情況 8086CPU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,CPU對(duì)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(gè)總稱，控制總線是一些不同控制線

11、的集合。 有多少根控制總線，就意味著CPU提供了對(duì)外部器件的多少種控制。 所以，控制總線的寬度決定了CPU對(duì)外部器件的控制能力。 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,前面所講的內(nèi)存讀或?qū)懨钍怯蓭赘刂凭€綜合發(fā)出的： 其中有一根名為讀信號(hào)輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU 向外傳送讀信號(hào)，CPU 向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)； 有一根名為寫信號(hào)輸出控制線負(fù)責(zé)由CPU向外傳送寫信號(hào)。,1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié),（1）匯編指令是機(jī)器指令的助記符，同機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。 （2）每一種CPU都有自己的匯編指令集。,1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié),（3）CPU可以直接使用的信息在存儲(chǔ)

12、器中存放。 （4）在存儲(chǔ)器中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。,1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié),（5）存儲(chǔ)單元從零開始順序編號(hào)。 （6）一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ) 8 個(gè) bit （用作單位寫成“b”），即 8 位二進(jìn)制數(shù)。 （7）1B = 8b1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB,1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)（續(xù)）,（8）每一個(gè)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(gè)CPU可以引出三種總線的寬度標(biāo)志了這個(gè)CPU的不同方面的性能： 地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力； 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(shí)的一次數(shù)據(jù)

13、傳送量； 控制總線寬度決定了CPU對(duì)系統(tǒng)中其它器件的控制能力。,1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)（續(xù)）,在匯編課程中，我們從功能的角度介紹了這三類總線，對(duì)實(shí)際的連接情況不做討論。 特別提示,特別提示,檢測(cè)點(diǎn) 1.1（Page 8） 沒有通過檢測(cè)點(diǎn)請(qǐng)不要向下學(xué)習(xí)！,1.11 內(nèi)存地址空間（概述）,什么是內(nèi)存地址空間呢？ 一個(gè)CPU的地址線寬度為10，那么可以尋址1024個(gè)內(nèi)存單元，這1024個(gè)可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個(gè)CPU的內(nèi)存地址空間。下面深入討論。 首先需要介紹兩部分基本知識(shí)，主板和接口卡。,1.12 主板,在每一臺(tái)PC機(jī)中，都有一個(gè)主板，主板上有核心器件和一些主要器件。 這些器件通過總線（地址總

14、線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）相連。,1.13 接口卡,計(jì)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。 CPU對(duì)外部設(shè)備不能直接控制，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(chǔ)器芯片,從讀寫屬性上看分為兩類： 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM） 從功能和連接上分類： 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 裝有BIOS的ROM 接口卡上的RAM PC機(jī)中各類存儲(chǔ)器的邏輯連接情況,1.14 各類存儲(chǔ)器芯片,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

15、：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(chǔ)相應(yīng)BIOS的ROM。,1.15 內(nèi)存地址空間,上述的那些存儲(chǔ)器在物理上是獨(dú)立的器件。 但是它們?cè)谝韵聝牲c(diǎn)上相同： 1、都和CPU的總線相連。 2、CPU對(duì)它們進(jìn)行讀或?qū)懙臅r(shí)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,將各各類存儲(chǔ)器看作一個(gè)邏輯存儲(chǔ)器： 所有的物理存儲(chǔ)器被看作一個(gè)由若干存儲(chǔ)單元組成的邏輯存儲(chǔ)器； 每個(gè)物理存儲(chǔ)器在這個(gè)邏輯存儲(chǔ)器中占有一個(gè)地址段，即一段地址空間； CPU在這段地址空間中讀寫數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是在相對(duì)應(yīng)的物理存儲(chǔ)器中讀寫數(shù)據(jù)。,1.15 內(nèi)存地址空間,假設(shè)，上圖中的內(nèi)存空間地址段分配如下： 地址07FFFH的32KB空間為主隨機(jī)存儲(chǔ)器的地址空間； 地址8000H9FFFH的8KB空間為顯存地址空間； 地址