汇编语言-基础知识

汇编语言是直接在硬件之上工作的编程语言，利用硬件系统的编程结构和指令集有效灵活地控制系统进行工作是汇编课程的研究重点。

1.1 机器语言

机器语言是机器指令的集合，机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。电子计算机的机器指令是一列二进制数字。计算机将之转变为一列高低电平，以使计算机的电子器件收到驱动，进行运算。
现代计算机中做这项工作的电子器件是CPU芯片。由于CPU的硬件设计和内部结构的不同，就需要用不同的电平脉冲来控制，使它工作，所以每一种CPU都有自己的机器指令集。
由于机器码的晦涩难懂和不易查错，书写和阅读机器码程序不是一件简单的工作。于是汇编语言产生了。

1.2 汇编语言

汇编语言的主体是汇编指令。汇编指令相对于机器指令更加便于阅读和记忆。
例如：机器指令1000 1001 1101 1000表示把寄存器BX的内容送到寄存器AX中。汇编指令则写成mov ax ，bx。（寄存器：简单地讲是CPU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是另外一个寄存器的代号）
计算机能读懂的只有机器指令，所以汇编指令和高级语言一样，需要由编译器将其转换为机器指令。

1.3 汇编语言的组成

汇编语言由3类指令组成。

汇编指令：由编译器转换为机器码，它是汇编语言的核心。
伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行。
其他符号：如+、-、*、/等，由编译器识别，没有对应的机器码。

1.4 存储器

要想CPU进行运算，就必须向它提供指令和数据。指令和数据在存储器中存放。这里的存储器就是我们平时说的内存。想要灵活地利用汇编语言编程，首先要了解CPU是如何从内存中读取信息，以及向内存中写入信息的。

1.5 指令和数据

指令和数据是应用上的概念，在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。CPU在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据，为同样的信息赋予了不同的意义。
例如：内存中的二进制信息 1000 1001 1101 1000，计算机可以把它看作大小为 89D8H的数据来处理，也可以将其看作指令mov ax ，bx来执行。

1.6 存储单元

存储器被划分为若干个存储单元，每个存储单元从0开始顺序编号，例如一个存储器有128个内存单元，编号从0~127.如下图所示：

电子计算机的最小存储单元是bit，8个bit组成一个Byte（字节）。微型计算机存储器的存储单元可以存储一个字节，所以一个拥有128个存储单元的存储器可以存储128个字节。

1.7 CPU对存储器的读写

CPU和外部器件进行哪些信息的交互？
存储器被划分为多个存储单元，存储单元从0开始顺序编号。CPU要想进行数据的读写，首先要确定存储单元的编号，也就是地址。
一台微型机中，不只有存储器一个器件。CPU要想进行数据的读写，其次要指明对哪个器件进行读写。
可见，CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件进行下面3类信息的交互。

存储单元的地址（地址信息）。
器件的选择，读或写的命令（控制信息）。
读或写的数据（数据信息）。

CPU如何将地址信息、控制信息以及数据信息传到存储器？
由于电子计算机能处理、传输的信息都是电信号、电信号当然需要用导线传送。在计算机中专门有连接CPU和其他器件的导线，通常成为总线。总线从物理上讲，就是一根根导线的集合。根据传输信息的不同，总线从逻辑上又分为3类：地址总线、控制总线和数据总线。
如何命令计算机进行数据的读写呢？
要让计算机工作，应向它输入能够驱动它进行工作的电平信息（机器码）。如下所示：
机器码：10100001 00000011 00000000
汇编指令：MOV AX ，[3]
含义：传送3号单元的内容入AX

1.8 地址总线

CPU是通过地址总线来指定存储器单元的，可见地址总线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。
假设，一个CPU有10根地址总线。电子计算机中，一根导线可以传送的稳定状态只有两种，高电平或低电平。用二进制表示就是0,1。10根导线可以传送10位二进制数据。而10位二进制数可以2的10次方个数据，最小为0，最大为1023.
所以一个CPU有N根地址线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N.最多可以寻找2的N次方个内存单元。

1.9 数据总线

CPU与其他器件之间的数据传送是通过数据总线进行的。数据总线的宽度决定了CPU与外界的数据传送速度。8根数据总线一次可传送一个8位二进制数据（即一个字节）。16根数据总线一次可传送两个字节。

由于8088CPU的数据总线宽度为8,8086CPU的数据总线宽度为16，所以传输相同的89D8H数据，8086CPU可以一次传送完成，而8088CPU要分两次完成。

1.10 控制总线

CPU对外部器件的控制是通过控制总线来进行的，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对外部器件有多少种控制。所以控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。
其中有一根称为“读信号输出”的控制线负责由CPU向外传送读信号；有一根称为“写信号输出”的控制线则负责传送写信号。

检测点1.1

1个CPU的寻址能力为8KB,那么它的地址总线的宽度为？
2的N次方 = 8KB，N = 13
1KB的存储器有多少个存储单元。存储单元的编号最小值和最大值是多少？
存储单元以1字节为一个单元，1KB = 1024字节。所以1KB的存储器有1024个存储单元，存储单元编号的最小值是0，最大值是1023.
1KB的存储器可以存储多少个bit，多少个Byte？
1KB = 1024Byte = 1024 * 8 = 8192 个bit。
1GB、1MB、1KB分别是多少Byte？
1KB = 1024B 1MB = 10241024Byte 1GB = 10241024*1024Byte
8080、8088、80286、80386的地址总线宽度分别是16根、20根、24根、32根，则它们的寻址能力分别为？
分别是2的16次方/1024KB = 64KB，2的20次方/1024/1024MB = 1MB，2的24次方/1024/1024KB = 16MB，2的32次方/1024/1024/1024GB = 4GB。
8080、8088、8086、80286、80386的地址总线宽度分别为16根、20根、24根、32根，则它们一次可以传送的数据为多少B？
分别是2的16次方 = 65536B，2的20次方 = 1048576B，2的24次方 = 16777216B，2的32次方 = 4294967296B.
从内存中读取1024字节的数据，8086至少要读多少次？80386至少要读多少次？
8086有16根数据线，一次可以读2个字节的数据，1024个字节，8086至少读512次。
80386有32根数据线，一次可以读4个字节的数据，1024个字节，80386至少读256次。
在存储器中，数据和程序以什么形式存放？
以二进制的格式存放的。

1.11 内存地址空间（概述）

一个CPU的地址总线宽度为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。

1.12 主板

主板上有核心器件，比如说CPU，也有一些主要器件，比如存储器、扩展插槽等。扩展插槽上一般插有各类接口卡。
这些器件通过总线（地址总线、数据总线、控制总线）相连。

1.13 接口卡

CPU并不直接控制外部设备。直接控制外部设备的插在扩展插槽上的接口卡。扩展插槽通过总线和CPU相连，所以接口卡也通过总线和CPU相连。CPU通过控制接口卡，间接控制CPU外设。常见的接口卡有显卡、网卡、内存条等。

1.14 各类存储器芯片

从读写属性上看分为两类：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。随机存储器可读可写，但必须带电存储，关机后存储的内容丢失；只读存储器智能读取不能写入，关机后其中的内容不丢失。
从功能和连接上分为三类：

随机存储器
用于存放CPU使用的绝大部分程序和数据。一般由装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM.
装有BIOS（基本输入/输出系统）的ROM
BIOS是由主板和各类接口卡（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。在主板和接口卡上插有存储相应BIOS的ROM。例如：主板上的ROM中存储主板的BIOS（通常称为系统BIOS）。
接口卡上的RAM
某些接口卡需要对大批量输入、输出数据进行暂时存储，在其上装有RAM.比如最典型的显存。显示卡将显存中的数据向显示器上输出。

1.15 内存地址空间

以上存储器芯片，物理上都是独立的器件，但有两个共同点：

都和CPU的总线相连
CPU对它们进行读或者写的时候都通过控制线发出内存读写命令。
也就是说，CPU在操控它们的时候，把它们当做内存来对待，把它们总的看作一个若干存储单元组成的逻辑存储器，这个逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。

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。CPU在这段地址空间中读写数据，机上就是在相对应的物理存储器中读写数据。

参考

汇编语言第4版本王爽著清华大学出版社