计算机组成原理 第1章

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,*,IBM,PC,汇编语言,程序设计,(,第,2,版,),清华大学计算机系列教材 沈美名 温冬蝉 编著,1,主讲： 祝永志,教授,硕士生导师,QQ- 147487639,MOBILE-18769362768,2,3,计算机,CPU,简介,1979,年，英特尔公司又开发出了,8088,。,8086,和,8088,在芯片内部均采用,16,位数据传输，所以都称为,16,位微处理器 。,而,8088,的外部,8,位数据传送 ，,8088,采用,40,针的,DIP,封装，工作频率为,6.66MHz,、,7.16MHz,或,8MHz,，微处理器集成了大约,29000,个晶体管。,80186,和,80188,。这两款微处理器内部均以,16,位工作，在外部输入输出上,80186,采用,16,位，而,80188,和,8088,一样是采用,8,位工作。,1981,年，美国,IBM,公司将,8088,芯片用于其研制的,PC,机中，从而开创了全新的微机时代。,1982,年，英特尔公司在,8086,的基础上，研制出了,80286,微处理器 ，该微处理器的最大主频为,20MHz,，内、外部数据传输均为,16,位，使用,24,位内存储器的寻址，内存寻址能力为,16MB,。,80386,、,80486,、,PI,、,PII,、,PIII,、,P4,6,计算机语言的发展,机器语言,FORTRAN,BASIC,COBOL,PASCAL,C/C+,JAVA,.,汇编语言,高级语言,7,8,汇编语言的特点,面向机器的低级语言，通常是为特定的计算,机或计算机系列,专门设计的。,保持了机器语言的优点，具有直接和简捷,的特点。,可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备,如磁盘、存储器、,CPU,、,I/O,端口等。,目标代码简短,，占用内存少，执行速度快，,是高效的程序设计语言。, 经常与高级语言配合使用，应用十分广泛,。,9,10,#include stdafx.h,#include stdio.h,int main(int argc, char* argv), int a,b,c;,a=1;,b=2;,c=a+b;,printf(“c=%dn,c);,return 0;,编程实现,c =a+b,，并在屏幕上显示出结果,。,例,1,编译后的目标文件达到,3.59KB,11,data segment,a db ?,b db ?,c db ?,string db c=$,data ends,code segment,main proc far,assume cs:code, ds:data, es:data,start:,push ds,sub ax,ax,push ax,mov ax,data,mov ds,ax,mov es,ax,mov a,1,mov b,2,mov al,a,add al,b,mov c,al,lea dx,string,mov ah,09,int 21h,add c,30h,mov dl,c,mov ah,2,int 21h,mov dl,0ah,int 21h,mov dl,0dh,int 21h,ret,main endp,code ends,end start,例,2. C = a + b,汇编后的目标文件只有,208,字节,12,汇编语言的应用,系统程序、效率代码、,I/O,驱动程序,70%,以上的系统软件是用汇编语言编写的。,某些快速处理、位处理、访问硬件设备等,高效程序是用汇编语言编写的。,高级绘图程序、视频游戏程序一般是用汇,编语言编写的,。,13,学习建议,目标：,了解汇编语言的特性及其编程技术，,建立起,“,机器,”,和,“,程序,”,、,“,空间,”,和,“,时间,”,的概念。,建议：,充分注意,“,汇编,”,课实践性强的特点，,多读程序,多写程序,多上机调试程序,熟悉,PC,机的编程结构，,掌握汇编语言及其程序设计的基本概,念、方法和技巧,。,14,参考资料,1.80X86,汇编语言程序设计,沈美明 温冬婵 清华大学出版社,2.IBM PC,汇编语言与程序设计,PETER ABEL,编著,第,4,版 清华大学出版社,.PRENTICE HALL,第,5,版 人民邮电出版社,3. IBM PC,汇编语言与程序设计例题习题集,温冬婵 沈美明,清华大学出版社,15,教学内容：,第一部分 绪论,数制,数制之间的转换,数和字符的表示,运算,第二部分 计算机组织,CPU,存储器,外部设备,寻址方式,第三部分 指令系统（,1,）,第四部分 指令系统（,2,）,BIOS,和,DOS,调用,第五部分 上机过程,完整段定义和简化段定义格式,伪操作,第六部分 循环与分支程序设计,子程序结构,第七部分 高级汇编语言技术,I/O,程序设计,第八部分 中断程序设计,复习,16,第,1,章 基 础 知 识,数制,-,二、八、十、十六进制,数制之间的转换,运算,-,二、十六,数和字符的表示,-,机器数、,ASCII,码,17,目前计算机中用得最广泛的字符集及其编码，是由美国国家标准局,(ANSI),制定的,ASCII,码（,American Standard Code for Information Interchange,，,美国标准信息交换码,），它已被国际标准化组织（,ISO,）,定为国际标准。,不论是,数值,数据还是,文字、图形,等，在计算机内部都采用了一种,编码标准,。通过编码标准可以把它,转换成二进制数,来进行处理，计算机将这些,信息处理完毕再转换成可视的信息,显示出来。,ASCII,码由,8,位二进制数组成,，其中,最高位为校验位,，用于传输过程检验数据正确性。其余,7,位二进制数表示一个字符,，共有,128,种组合。,18,预 备 知 识,存储容量,1K = 1024 = 2,10,（,Kilo,）,1M = 1024K = 2,20,（,Mega,）,1G = 1024M = 2,30,（,Giga,）,TPEZY,1,个二进制位：,bit,（比特）,8,个二进制位：,Byte,（字节）,1,Byte = 8bit,2,个字节：,Word,（字）,1,Word = 2Byte = 16bit,19,20,下面的展示了这些单位之间的换算关系,单位全称 缩写 换算,Kilo K 1,K,字节=1.024个字节,Mega M 1,M,字节=1.048.576字节,Giga G 1,G,字节=1.073.741.824字节,Tera T 1,T,字节=1.099511.627.776字节,-,万亿,Peta P 1,P,字节=1.125.899.906.842.624字节,-,千万亿,Exa E 1,E,字节=1.152.921.504.606.846.976字节,Zetta Z 1,Z,字节=1.180.591.620.717.411.303.424字节,Yotta Y 1,Y,字节=1.208.925.819.614.629.174.706.176字节,21,22,1.,数 制,数 制 基 数 数 码,二进制,B,inary,2 0, 1,八进制,O,ctal,-,Q,8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,十进制,D,ecimal,10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,十六进制,H,exadecimal,16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,A, B, C, D, E, F,二进制,：,基数,为,2,，逢二进一,1101,2,= 12,3,+ 12,2,+ 12,0,= 13,10,十六进制,：基数为,16,，逢十六进一,1001, 0001, 1000, 0111,9 1 8 7,= 9 16,3,+ 1 16,2,+ 8 16,1,+ 7 16,0,23,可省,2.,数制之间的转换,二进制,十六进制,十进制,二进制,十进制,十六进制,降幂法 除法,24,二进制,十六进制,0011 0101 1011 1111, ,3 5,B F,0011,0101,1011,1111B = 35,BFH,A 1 9 C, ,1010 0001 1001 1100, A19CH = 1010,0001,1001,1100B,25,1011,B = 2,3,+2,1,+2,0,=11D,按权展开,降幂法 除法,例,：,25,D = ? B,25 9 1 1 1,- - -,2,n,16 8 4 2 1,1 1 0 0 1, 25D = 11001B,二进制,十进制,26,27,28,十六进制,十进制,-,同理,BF3CH = 1116,3,+1516,2,+316,1,+1216,0,= 48956D,降幂法 除法,例,：,399,D = ? H,399 143 15 399/16,24/161/16,0,- - -, ,16,n,256 16 1 F 8 1, ,1 8 F, 399D = 18FH,29,算术运算,二进制数：,逢二进一 借一为二,加法规则 乘法规则,0 + 0 = 0 0, 0 = 0,0 + 1 = 1 0, 1 = 0,1 + 0 = 1 1, 0 = 0,1 + 1 = 0,（,进位,1,）,1, 1 = 1,3.,运算（算术运算和逻辑运算）,30,0 5 C 3 H,3 D 2 5 H,4 2 E 8 H,3 D 2 5 H,0 5 C 3 H,3 7 6 2 H,1,1,十六进制数：,逢十六进一 借一为十六,31,逻辑运算（,按位操作,）,“,与”运算（,AND,） “或”运算（,OR,）,A B A,B A B A,B,0 0 0 0 0 0,0 1 0 0 1 1,1 0 0 1 0 1,1 1 1 1 1 1,“异或”运算（,XOR,）,A,A,A B A,B,0 1 0 0 0,1 0,0 1 1,1 0 1,1 1 0,32,“,非”运算（,NOT,）,33,与,0,异或不变。与,1,异或取相反,X,的非,-,法,2,34,数的常用表示法,原码 反码 补码,原码表示法,：符号,+,绝对值,例：,n = 8bit,+3,原码,= 0 000,0011 = 03H,- 3,原码,= 1 000,0011 = 83H,+0,原码,= 0 000,0000 = 00H,- 0,原码,= 1 000,0000 = 80H, 0,的表示不唯一,反码表示法,：,正数的反码同原码，负数的反码数值位与原码相反,例：,n = 8bit,+5,反码,= 0 000,0101 = 05H,- 5,反码,= 1 111,1010 =,FA,H,+0,反码,= 0 000,0000 = 00H,- 0,反码,= 1 111,1111 = FFH, 0,的表示不唯一,35,例： 机器字长,8,位，,- 46,补码,=,?,46,补码,= 0 0 1 0 1 1 1 0,1 1 0 1 0 0 0 1,1 1 0 1 0 0 1 0 =,D2H,机器字长,16,位，,- 46,补码,= FFD2H,+0,补码,= 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 = - 0,补码, 0,的表示,惟一,按位求反,末位加一,按位求反,末位加一,补码,（,Twos Complement,）,表示法：,正数的补码：,同原码,负数的补码,：,（,1,）,写出与该负数相对应的正数的补码,（,2,）,按位求反,（,3,）,末位加一,36,十进制 二进制 十六进制 十进制 十六进制,n=8 n=16,+127,0111 1111,7F +32767 7FFF,+126 0111 1110 7E +32766 7FFE,. . .,+2 0000 0010 02 +2 0002,+1 0000 0001 01 +1 0001,0 0000 0000 00 0 0000,-1 1111 1111 FF -1 FFFF,-2 1111 1110 FE -2 FFFE,. . .,-126 1000 0010 82 -32766 8002,-127 1000 0001 81 -32767 8001,-128,1000 0000,80 -32768 8000,n,位二进制补码的表数范围：,- 2,n-1,N,2,n-1,-1,无符号整数的表数范围：,0,N, ,2,n,-1,37,补码的加法和减法：,求补运算,：,对一个二进制数按位求反、末位加一,X,补码,-X,补码,X,补码,加法规则,：,X+Y,补码,= X,补码,+ Y,补码,减法规则,：,X-Y,补码,= X,补码,+,-Y,补码,补码减法可转换为补码加法,64,(-46),18,0100 0000,1101 0010,0001 0010,例：,38,进位和溢出,进位,:,由于运算结果超出了位数,最高有效位向,前的进位，这一位自然丢失，一般不表,示结果的对错。,溢出：,表示结果超出了字长允许表示的范围，,一般会造成结果出错。,例：,(,64) 11000000 127 01111111,64 01000000 + 1 00000001,0 1 00000000 128,10000000,进位 溢出,39,字符的表示,ASCII,码,：用一个,字节,来表示一个字符，低,7,位,为字符的,ASCII,值，最高位一般用作,校验位。,例：,A,41H,a,61H,1,31H,换行,(LF),0,AH,回车,(CR),0DH,空格,(SP),20,H,响铃,(BEL),07,H,40,第,1,章作业,Page 14,1.11.8,41,