汇编语言2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章,80,x,86,计算机组织,2.1 80x86,微处理器,2.2,基于微处理器的计算机系统构成,2.3 中央处理机,2.4,存储器,2.5,外部设备,2.1 80x86,微处理器,计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备构成。,20,世纪,70,年代初期,，,由于大规模集成电路技术发展,，,运算器和控制器,被,集成在一个芯片上,，,构成中央处理机,(central,processing unit,，,CPU),80x86,是,Intel,生产,一组微处理器系列,，包括,8086,、,80286,、,80386,、,80486,以及奔腾等一系列计算机,这一系列计算机是目前使用最广泛的个人计算机，本书讲的就是运行在其之上的汇编语言,。,一些名词术语,芯片的晶体管数，说明其集成度,主频指时钟频率，直接影响计,算,机,的,速度,数据总线宽度指芯片内部数据传送的宽度，外部数据总线宽度指芯片内外交换数据的宽度，地址总线宽度指传送地址的总线宽度，它决定,访问存储器的最大范围,(,寻址空间,),。,存储容量通常以,k,为单位：,1k=1024=2,10,1M=1024k=2,20,1G=1024M=2,30,1T=1024G=2,40,2.2,基于微处理器的计算机系统构成,计算机系统包括硬件和软件两部分。,2.2.1,硬件,2.2.2,软件,2.2.1,硬件,中央处理机,CPU,总线控制,逻辑,接 口,接 口,存储器,大容量,存储器,I/O,设备,I/O,子系统,系统总线,.,.,.,.,.,.,系统软件,应用软件,软件,操作系统,各种语言的编译解释程序,系统监控程序,数据库管理系统,2.2.2,软件,2.3 中央处理机,2.3.1 中央处理机,CPU,的组成,2.3.2 80x86,寄存器组,CPU,的任务是执行存放在存储器里的指令序列。为此,，,除要完成算术逻辑操作外,，,还需要担负,CPU,和存储器以及,I/O,之间的数据传送任务。,CPU,由下面三部分组成,:,(1),算术逻辑部件,(arithmetic logic,unit,ALU,),；,(2),控制逻辑,；,(3),工作寄存器,。,8086 CPU,结构图,2.3.1 中央处理机,CPU,的组成,2.3.2 80x86,寄存器组,寄存器可以分为程序可见的寄存器和程序不可见的寄存器两大类。,80x86,的程序可见寄存器组,1.,通用寄存器,2.专用寄存器,3.,段寄存器,80x86,的程序可见寄存器组,AH AX AL,BH BX BL,CH CX CL,DH DX DL,SP,BP SI,DI,IP,FLAGS,CS,DS,SS,ES,8086 /,8088 /,80286,寄,存,器,EAX,EBX,ECX,EDX,ESP,EBP,ESI,EDI,EIP,EFLAGS,FS,GS,31 16 15 8 7 0,1.,通用寄存器,AX(accumulator,),累加器,；,BX(base,),基址寄存器；,CX(count,),计数器；,DX(data,),数据,寄存器,；,BP(base,pointer),基址指针寄存器,；,SI(source,index),源变址寄存器,；,DI,(destination,index),目的变址寄存器,；,AX,BX,CX,DX,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,高,8,位 低,8,位,2. 专用寄存器,IP(instruction pointer),指令指针寄存器,；,SP(stack,pointer),堆,栈,指针寄存器,；,FLAGS,标志寄存器,。,OF,IF,TF,SF,ZF,AF,PF,CF,8086/8088,OF,DF,IF,TF,SF,ZF,AF,PF,CF,IOPL,NT,80286,RF,OF,DF,IF,TF,SF,ZF,AF,PF,CF,IOPL,NT,VM,80386,RF,OF,DF,IF,TF,SF,ZF,AF,PF,CF,IOPL,NT,VM,AC,80486,RF,OF,DF,IF,TF,SF,ZF,AF,PF,CF,IOPL,NT,VM,AC,ID,VIP,VIF,31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0,Pentium,IOPL:I/O,特权级,VIP:,虚拟中断未决标志,NT:,嵌套任务标志,VIF:,虚拟中断标志,RF:,重新启动标志,VM:,虚拟,8086,模式位,AC:,对准检查方式位,ID:,标识标志,DF,标志名,标志为,1,标志为,0,OF,溢出(是/否),DF,方向(减量/增量),IF,中断(允许/关闭),SF,符号,(,负,/,正,),ZF,零(是/否,）,AF,辅助进位,(,是,/,否,),PF,奇偶(偶/奇),CF,进位,(,是,/,否,),OV,DN,EI,NG,ZR,AC,PE,CY,NV,UP,DI,PL,NZ,NA,PO,NC,各,标志位的符号表示,15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0,OF DF IF TF SF ZF AF PF CF,3.,段寄存器,段寄存器也是一种专用寄存器,它们专用于存储器寻址,，,用来直接或间接地存放段地址。,段寄存器的长度为,16,位,，,在,286,以前的处理器中,，,只有代码段,(code,segment,，,CS,),、,数据段,(data,segment,，,DS),、堆找段,(stack segment,，,SS),和附加段,(extra segment,，,ES,）,4,个寄存器。,从,80386,起,增加了,FS,和,GS,两个段寄存器,，,它们也属于附加的数据段。,2.4,存储器,寄存器与存储器的比较,2.4.1,存储单元的地址和内容,2.4.2,实模式存储器寻址,2.4.3,保护模式存储器寻址,寄 存 器 存 储 器,在,CPU,内部 在,CPU,外部,访问速度快 访问速度慢,容量小，成本高 容量大，成本低,用名字表示 用地址表示,没有地址 地址可用各种方式形成,寄存器与存储器的比较,2.4.1,存储单元的地址和内容,计算机存储信息的基本单位是一个二进制位,，,一位可存储一个,位,二进制数,0,或,1,，,每,8,位组成一个字节,。,在存储器,中,以字节为单位存储信息。为了正确地存放或取得信息,，,每一个字节单元给以一个,唯一,的存储器地址,，,称为物理地址。,8086,、,8088,的地址总线为,20,位,，,那么它们可访问的字节单元地址范围为,：,0000,0,H,0,FFFFFH,。,一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内,容，在,8086,中，机器字长是,16,位的，一个字是两个字节。,一个字怎样存入存储器呢,？,一个字存入存储器要占有相继的两个字节,，,存放时低位字节存,入,低地址,，,高位字节存,入,高地址,。,同一个地址既可看作字节单元的地址,，,又可看作字单元、双字单元或,4,字单元的地址,，,这要根据使用情况确定。,10011111,00100110,01001000,段地址,:,偏移地址,1000 : 0000H,1000 : 0001H,1000 : 0002H,1000 : 0003H,1000 : 0004H,1000 : 0005H,10000H,10001H,10002H,10003H,10004H,10005H,10000011,01011100,10100010,字节内容（,10000H,）,9FH,；（,10001H,）,26H,字内容 （,10000H,）,269FH,；（,10001H,）,4826H,访问两次内存,80x86,中除,8086,/,8088,只能在实模式下工作外,，,其他微处理器均可在实模式或保护模式下工作。,1,.,存储器地址的分段,2.,段寄存器,2.4.2,实模式存储器寻址,1,.,存储器地址的分段,8086/8088,的地址总线宽度为,20,位,，,其最大寻址空间,恰好,是,1MB,。其他,更高级的,微处理器则在实模式下只能访问前,1,MB,的存储器地址。,实模式,下,要解决在,16,位字长的机器里怎么提供,20,位地址的问题,，,而解决的办法是采用存储器地址分段的方法。,在每个段内地址空间是线性增长的,，,每个段的大小可达,64KB,，,这样段内地址可以用,16,位表示。,段不能起于任意地址,，,而必须从任一小段,(paragraph),的首地址开始,，,每,16,个字节为一小段,。,在,1MB,的存储器里,，,每一个存储单元都有一个,唯一,的,20,位地址,，,称为该存储单元的物理地址。,20,位物理地址由,16,位段地址和,16,位偏移地址组成,。,实模式存储器寻址时物理地址的计算方法,每个存储单元只有,唯一,的物理地址,，,但它却可由不同的段地址和不同的偏移地址组成,实模式存储器寻址,段地址,0000,偏移地址,所选存储单元,15 0,15 0,存储器,段基地址,所选段,最大,64K,2.,段寄存器,在,808680286,中,，,有四个专门存放段地址的寄存器,，,称为段寄存器。它们是代码段,CS,、数据段,DS,、堆钱段,SS,和附加段,ES,寄存器。,每个段寄存器可以确定一个段的起始地址,，,而这些段则各有各的用途。,在,80386,及其后继的,8,0,x86,中,，,除上述,4,个段寄存器外,，,又增加了,2,个段寄存器,FS,和,GS,，,它们也是附加的数据段寄存器,。,分段的优点,:,允许程序在存储器内重定位；,允许实模式程序在保护模式下运行；,有利于程序和数据的分离。,段分配方式之一,存储器,64,KB,代码,01500,H,42000,H,1CD00,H,0150,H,4200,H,1CD0,H,段寄存器,CS,DS,SS,ES,64,KB,堆栈,64,KB,数据,64,KB,附加,数据,B0000,H,B000,H,段分配方式,之二,存储器,8,KB,代码,2,KB,数据,256,堆栈,02000,H,04800,H,04000,H,0200,H,0400,H,0480,H,CS,DS,SS,ES,物理地址,= 16,段地址,+,偏移地址,16,位 段 地 址,16,位 偏 移 地 址,0000,+,20,位 物 理 地 址,例：,(DS) = 2100H, (BX) = 0500H,(PA) = 21000H+0500H = 21500H,2.4.3,保护模式存储器寻址,随着微机被广泛的使用,，,要求系统能提供多任务处理功能,，,即多个应用程序能同时在同一台计算机上运行,，,而且它们之间必须相互隔离,，,使一个应用程序中的缺陷或故障不会破坏系统,，,也不会影响其他应用程序运行。,在系统支持多任务功能的同时,，,系统也支持了虚拟存储器特性。虚拟存储器可支持程序员编写的程序具有比主存储器能提供的更大的空间。,1.,逻辑地址,2.,描述符,在保护模式存储器寻址中,，,要求程序员在程序中指定逻辑地址,，,机器采用另一种比较复杂或者说比较间接的方法求得相应的物理地址。,在保护模式下,，,逻辑地址由选择器和偏移地址两部分组成,，,选择器存放在段寄存器中,，,但它不能直接表示段基址,，,而由操作系统通过一定的方法取得段基地址,，,再和偏移地址相加,，,从而求得所选存储单元的物理地址。,1.,逻辑地址,保护模式存储器寻址过程,所选存储单元,描 述 符,64,描述符表,所选段,存 储 器,段基地址,32,选择器,16,偏移地址,32,逻辑地址,描述符用来描述段的大小,、,段在存储器中的位置及其控制和状态信息,，,它由基地址、界限、访问权和附加字段四部分组成。,基地址部分用来指定段的起始地址,；,界限部分存放着该段的段长度,；,访问权部分用来说明该段在系统中的功能,，,并给出访问该段的一些控制信息,；,附加字段部分在,386,及其后继机型中存在,，,它用来表示该段的一些属性。,2.,描述符,2.5,外部设备,外部设备与主机的通信是通过外设接口进行的。每个接口包括一组寄存器,，,有三种用途,:,(1),数据寄存器,：,用来存放要在外设和主机间传送的数据,，,这种寄存器实际上起缓冲器的作用,；,(2),状态寄存器,：,保存外部设备或接口的状态信息,，,以便,CPU,必要时测试外设状态,，,了解外设工作情况,；,(3),命令寄存器,：,CPU,给外设或接口的控制命令通过此寄存器送给外部设备。,每个接口所配备的寄存器数量是根据设备的需要确定的。外设中的每个寄存器给予一个端口,(port),地址,(,又称端口号,),，,这样就组成了一个独立于内存储器的,I/O,地址空间。,为了便于用户使用外设,，,80x86,提供了两种类型的例行程序供用户调用。一种是基本,的,输入输出系统,(basic input/output,system,，,BIOS),，,另一种是磁盘操作系统,(disk,operating,system,，,DOS,),功能调用。,