汇编（一）：基础知识

基础知识

学习汇编主要是：学习汇编的编程思想，掌握机器运行的思维；

汇编语言是直接在硬件上工作的编程语言，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。

概念

1. 汇编课程的研究重点：
   如何利用硬件系统的编程结构和指令集有效灵活的控制系统进行工作；

2. 汇编语言的主体是汇编指令；

3. 汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上：
   汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式；

4. 汇编语言是机器指令的助记符；

5. 汇编语言的组成：

   1. 汇编指令（机器码的助记符）：MOV AX,BX；
   2. 伪指令（由编译器执行）；
   3. 其他符号（由编译器识别，如：+ - * /）；
       
      汇编语言的核心是汇编指令，他决定了汇编语言的特性；
       

CPU 对存储器的读写

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。

CPU 要想进行数据的读写，必须和外部器件（即芯片）进行三类信息的交互：

1. 地址信息：存储单元的地址；
2. 控制信息：芯片的选择，读或写命令；
3. 数据信息：读或写的数据；

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？

• 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。逻辑上划分为：

• 地址总线；
• 数据总线；
• 控制总线；

 

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 2ⁿ 个内存单元。
 

数据总线

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。

8位数据总线上传送的信息：

16位数据总线上传送的信息：

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。

控制总线上发送的控制信息：

前面所讲的内存读或写命令是由几根控制线综合发出的：

• 其中有一根名为读信号输出控制线负责由 CPU 向外传送读信号，CPU 向该控制线上输出低电平表示将要读取数据；
• 有一根名为写信号输出控制线负责由 CPU 向外传送写信号。

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）每一个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。
   

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位 。

（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（2^13） 个bit， 1024 个Byte。

（4）1GB是 1073741824 （2^30） 个Byte、1MB是 1048576（2^20） 个Byte、1KB是 1024（2^10） 个Byte。

（5）8080、8088、80296、80386的地址总线宽度分别为16根、20根、24根、32根，则它们的寻址能力分别为: 64 （KB）、 1 （MB）、 16 （MB）、 4 （GB）。

（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。则它们一次可以传送的数据为: 1 （B）、 1 （B）、 2 （B）、 2 （B）、 4 （B）。

（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。

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。
 

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。
 

各类存储器芯片

从读写属性上看分为两类

• 随机存储器（RAM）；
• 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；
• 接口卡上的 RAM；
   

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。

 

内存地址空间

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；
• 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。
   

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。

  

假设，上图中的内存空间地址段分配如下：

• 地址0~7FFFH的32KB空间为主随机存储器的地址空间；
• 地址8000H~9FFFH的8KB空间为显存地址空间；
• 地址A000H~FFFFH的24KB空间为各个 ROM 的地址空间。
   

不同的计算机系统的内存地址空间分配情况是不同的。

8086PC 机的内存地址空间分配：
 

扩展

如下图所示：

按照正常情况，q 的值应该为21的，这是为什么呢，让我们看一下编译器是如何对源代码进行汇编的；

可以清晰地看见，编译器从 0040105D 到 0040106C 先是对 j 进行了两次加1操作，并非是我们想的那样子，（这是编译器自带的优化操作），所以最终就变成了 7+7+8 = 22；