从0开始学汇编第一天:基础知识

发布于:2022-11-11 ⋅ 阅读:(523) ⋅ 点赞:(0)

摆烂半个学期,眼看马上就要考试了,汇编还啥都不会,怎么办,开始学起来啊啊啊啊啊!!!
本书是按照王爽老师的《汇编语言》的目录开始学的,同学很推荐这本书,听说简单易懂,让我来学学看吧。


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。
早期计算机的概念是指可以执行计算机指令,进行运算的机器。而现在常用的PC机中,有一个芯片来完成上面所说的计算机的功能。这个芯片就是我们常说的CPU(Central Processing Unit,中央处理单元),CPU是一种微处理器。
但一般来说,我们现在说的计算机是由CPU和其他受CPU直接或间接控制的芯片、器件、设备组成的计算机系统,比如我们最常见的PC机。
早期的程序设计均使用机器语言。程序员们用0、1数字编成的程序代码打在纸带或者卡片上,1打孔,0不打孔,在将程序通过纸带机或卡片输入计算机,进行计算。
但这样的机器代码非常晦涩难懂和不易查错,于是就产生了汇编语言。

2、汇编语言的产生

汇编语言的主体是汇编指令。汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法。汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。

例如:机器指令1000100111011000表示把寄存器BX的内容送到AX中。汇编指令则写成mov ax,bx。这样的写法与人类语言相接近,便于阅读和记忆。

(寄存器,简单地讲是CPU中可以存储数据的器件,一个CPU中有多个寄存器。AX是一个寄存器的代号,BX是另一个寄存器的代号。)

但是计算机只能读懂机器指令,这时候就需要一个能够把汇编指令转换成机器指令的翻译程序,这样的程序被称为编译器。
程序员用汇编语言写出源程序,再用汇编编译器将其编译为机器码,由计算机最终执行。如图所示:

3、汇编语言的组成

汇编语言发展至今,由以下3类指令组成:

  • 汇编指令:机器码的助记符,有对应的机器码
  • 伪指令:没有对应的机器码,由编译器识别,没有对应的机器码
  • 其他符号:如:+、-、*、/等,由编译器识别,没有对应的机器码

4、存储器

CPU是计算机的核心部位,它控制整个计算机运作并进行运算。要想让一个CPU工作,就必须向它提供指令和数据。指令和数据再存储器中存放,也就是平时所说的内存。

5、指令和数据

指令和数据是应用上的概念。在内存或磁场上,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做指令,有的信息看做数据,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 1000100111011000 ,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
1000100111011000 -->89D8H(数据)
1000100111011000 -->mov ax,bx(程序)

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个存储单元,编号从0~127,如下图所示:

电子计算机的最小信息单位 bit(音译为比特),也就是一个二进制位。8个bit组成一个Byte,也就是通常讲的一个字节。
微型机存储器的存储单元可以存储一个字节,即8个二进制位。一个存储器有128个存储单元,它可以存储128个字节。我们可以说,它的容量是128字节。

对于大容量的存储器一般还用以下单位来计量容量(以下用B来代表Byte)
1KB = 1024B 1MB = 1024 KB 1GB = 1024 MB 1TB = 1024GB

7、CPU对存储器的读写

上面讲到,存储器被划分为多个存储单元,存储单元从零开始顺序编号,这些编号可以看做存储单元在存储器中的地址。
CPU要从内存中读数据,首先得指定存储单元的地址。也就是说他要先确定读取哪一个存储单元中的数据。
另外,在一台微机中,不止有存储器这一种器件。CPU在读写数据时还要指明,它要对哪一个器件进行操作,是从中读出数据,还是向里面写入数据。
可见,CPU要想进行数据的读写,必须和外部器件(标准的说法是芯片)进行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)

在计算机中,有专门连接CPU和其他芯片的导线,通常称为总线。总线从物理上来讲,就是一根根导线的集合。
根据传送信息的不同,总线从逻辑上又分为3类,即地址总线、控制总线和数据总线。

CPU从3号单元中读取数据的过程:
在这里插入图片描述

(1)CPU通过地址线将地址信息3发出
(2)CPU通过控制线发出内存读文件,选中存储器芯片,并通知他,要从中读取数据
(3)存储器将3号单元中的数据08通过数据线送入CPU

写操作和读操作的步骤相似,向3号单元写入数据26:
(1)CPU通过地址线将地址信息3发出
(2)CPU通过控制线发出内存写命令,选中存储器芯片,并通知他,要想其中写入数据
(3)CPU通过数据线将数据26送入内存的3好单元中

这样我们就知道CPU是如何进行数据读写的。但要让一个计算机或微机处理器工作,应向它输入能够驱动它进行工作的电平信息(机器码)
对于8086CPU,下面的机器码能够完成从3号单元读数据。
机器码:101000000000001100000000
含义:从3号单元读取数据送入寄存器AX
CPU接收者条机器码后将完成上面所述的读写工作
机器码难于记忆,用汇编指令来表示,情况如下:
机器码:101000000000001100000000
对应的汇编指令:mov AX,[3]
含义:传送3号单元的内容到AX

8、地址总线

CPU是通过地址总线来指定存储器单元的。地址总线生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。

现假设,一个CPU有10根地址线。在电子计算机中,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1或0,10根导线可以传送10位二进制数据。而10位二进制数可以表示2的10次方个数据,最小数是0,最大数是1023。
一个CPU有N根数据线,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2的N次方个内存单元。

9、数据总线

数据总线宽度决定了CPU一次可传送的二进制位数(即CPU与外界数据传送的速度)
CPU与内存或其他器件间的数据传送是通过数据总线来进行。
CPU与内存或其他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根数据总线一次可以传送一个8位二进制数据(即一个字节)。16根数据线一次可以传送2个字节。

8088CPU的数据总线宽度是8,8086CPU的数据总线宽度是16.
8086有16根数据线,可一次传送16为数据,所以可一次传送数据89D8H;而8088只有8根数据线,一次只能传8位数据,所以向内存写入数据89D8H时需要进行2次数据传送。

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。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,就以为这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。

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的控制线则负责传送写信号。

在这里插入图片描述

11、内存地址空间(概述)

举例来讲,一个CPU的地址宽度为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。

12、主板

在一台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。这些器件有:CPU、、存储器、外围芯片组、扩展插槽等。扩展插槽上一般插有RAM内存条和各类接口卡。

13、接口卡

计算机系统中,所有可用程序控制其工作的设备,必须收到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国祚的是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同CPU相连。CPU可以直接控制这些接口卡,从而实现CPU对外设的间接控制。
简单地说,就是CPU通过总线向接口卡发送命令,接口卡卡根据CPU的米宁陵控制外设进行工作。

14、各类存储器芯片

一台PC机中,装有多个存储器芯片。这些存储器芯片从物理连接上看是独立的、不同的器件。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;只读存储器只能读取不能写入,关机后其中的内容不丢失。
这些存储器从功能和连接上又可以分为以下几类:

  • 随机存储器:用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据,主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成,装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM。
  • 装有BIOS(Basic Input/Output System,基本输入输出系统)的ROM
    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。
    例如:主板上的ROM中存储着主板的BIOS(通常称为系统BIOS);显卡上的ROM中存储着显卡的BIOS;如果网卡上装有有ROM,那其中就可以存储网卡的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,再起上装有RAM。最典性的是显示卡上的RAM,一般称为显卡。显示卡随时将显存中的数据向显示器上输出。换句话说,我们将需要显示的内容写入显存,就会出现在显示器上。

如下图展示了PC系统中各类存储器我的逻辑连接情况

在这里插入图片描述

15、内存地址空间

上述的那些存储器,它们在物理上是独立的器件,但是它们在以下两点上相同:

  • 都和CPU的总线
  • CPU对它们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令、
    这也就是说,CPU在操纵它们的时候,都把它们当做内存来对待,把他们总的看作一个由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。
    在汇编这门课中,我们面对的是内存地址空间。

如下图展示了CPU将系统中各类存储器看作一个逻辑存储器的情况。
在这里插入图片描述
在上图中,所有的物理存储器被看做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,实际上就是在相应的物理存储器中读写数据。

假设
内存地址空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。8086CPU的地址总线宽度为20,可以传送2^20个不同的地址信息(大小从0至 220-1)。即可以定位220个内存单元,则8086PC的内存空间地址大小为1MB。同理,80386CPU的地址总线宽度为32,则内存地址空间大小最大为4GB。
我们在基于一个计算机硬件系统编程的时候,必须得知道这个系统中的内存地址空间分配情况。因为当读者想在某类存储器中读写数据的时候,读者必须知道它的第一个单元的地址和最后一个单元的地址,才能保证读写操作是在预期的存储器中进行。比如,读者希望向显示器输出一段信息,那么读者必须将这段信息写到显存中,显卡才能将它输出到显示器上。要向显存中写入数据,读者必须知道显存在内存地址空间中的地址。

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小测验

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