匯編語言第2章80x86計算機組織ppt課件

1、第二章 80 x86計算機組織 主要內(nèi)容2.1 80 x86微處置器2.2 基于微處置器的計算機系統(tǒng)2.3 中央處置機2.4 存儲器2.5 外部設(shè)備2.1 80 x86微處置器一、80 x86是美國Intel公司的微處置器系列1969：4040芯片、4位1973：8080芯片、8位1978：8086芯片、DB16位， AB20位，29000個晶體管1979：8088芯片、16位1982：80286芯片、16位1986：80386芯片、32位 Pentium系列二、一些名詞術(shù)語(1)主頻：主時鐘頻率，影響運轉(zhuǎn)計算機速度數(shù)據(jù)總線：擔(dān)任各部分間的數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)總線寬度：芯片內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的寬度外部數(shù)據(jù)總線

2、寬度：芯片內(nèi)和芯片外交換數(shù)據(jù)的寬度地址總線寬度：用以確定可訪問的存儲器的最大范圍地址總線寬度10位：210=1024單元，1K20位：220=1024* 210單元=1024K，1M24位：224=16*1M，16M30位：230=1024M，1G32位：232=4G，即4GB二、一些名詞術(shù)語(2)存儲器主存、高速緩存、外存儲器指令執(zhí)行時間8086：400ns； 80286：250ns； 80486：25ns；Pentium：25ns/2； Pentium Pro：25ns/3； Pentium II：任務(wù)方式1實方式2維護方式3虛擬方式任務(wù)方式1實方式：段存放器維護實踐的段地址，但只限于1M

3、的尋址2維護方式：有更大尋址才干，運用各種表格，段的實踐地址放在描畫符表中，運用段選擇器3虛擬方式：提供比主存更大的空間，程序可放在外存上，執(zhí)行時調(diào)入，模擬多個CPU2.2 基于微處置器的計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分：1硬件：2軟件：2.2.1 硬件 計算機總體構(gòu)造圖：IBM PC微型計算機構(gòu)造續(xù)功能部件存儲器：計算機的記憶部件中央處置機：包括運算器和控制器運算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運算指令控制器：擔(dān)任全機的控制任務(wù)，如取指令、譯碼、分析、取數(shù)、執(zhí)行、存數(shù)I/O系統(tǒng)：I/O設(shè)備、大容量存儲器系統(tǒng)總線：數(shù)據(jù)線、地址線和控制線三組2.2.2 軟 件計算機軟件：系統(tǒng)軟件、用戶軟件系

4、統(tǒng)軟件：用戶軟件：操作系統(tǒng)：主要部分是常駐監(jiān)視程序I/O驅(qū)動程序：對I/O設(shè)備進展控制或管理 計算機軟件層次圖 其它軟件1文件管理系統(tǒng)：文本編輯程序：如editor(edit命令， 記事本、寫字板翻譯程序：分編譯程序、解釋程序匯編程序：Asm、Masm、TasmASM：小匯編程序，它占有較小的存儲區(qū)，功能較弱 MASM：宏匯編程序，功能較強，具有宏匯編才干Masm for windows集成實驗環(huán)境其它軟件2銜接程序：程序、庫文件或其他已翻譯的子程序銜接在一同，構(gòu)成機器可執(zhí)行程序裝入程序：把程序從外存送到內(nèi)存調(diào)試程序：系統(tǒng)帶的調(diào)試程序Debug：舉例Turbo Debug程序：TdebugMa

5、sm for windows集成實驗環(huán)境2.3 中央處置機2.3.1 中央處置機CPU的組成 2.3.2 8086/8088的存放器組 2.3.1 中央處置機CPU的組成 CPU由三部分組成: 算術(shù)邏輯部件ALU：用來進展算術(shù)和邏輯運算?？刂七壿嫞簱?dān)任對全機的控制任務(wù)，包括：取指、譯指、取操作數(shù)，發(fā)執(zhí)行指令、結(jié)果存入存儲器、對總線和I/O傳送的控制等。存放器：相當(dāng)于運算器中的一個存儲單元8086 CPU構(gòu)造2.3.2 8086/8088的存放器組存放器：可見存放器、不可見存放器可見存放器：通用存放器公用存放器段存放器通用存放器18086/8088、80286：數(shù)據(jù)存放器：AX，BX，CX，DX

6、，16位 可作8位存放器用：AH，AL，DH，DL等變址存放器：SP，BP，SI，DI，16位存放器概略數(shù)據(jù)存放器的用途AX：作累加器，算術(shù)運算主要存放器；在I/O時用AX與外部設(shè)備傳送信息BX：在計算存儲器地址時，常作基址存放器CX：作計數(shù)器DX：作雙字長運算時把DX和AX組合存放一個雙字長數(shù)；在I/O時，DX可用來存放I/O的端口地址SP、BP、SI、DI SP：堆棧指針存放器。BP：基址指針存放器SI：源變址存放器DI：目的變址存放器 123456789ABCDEF0變址存放器的用途可象數(shù)據(jù)存放器一樣在運算過程中存放操作數(shù)；在段內(nèi)尋址時提供偏移地址SP、BP都可以與SS存放器聯(lián)用來確定堆

7、棧段中的某一存儲單元的地址SI、DI普通與DS聯(lián)用：在串處置指令中，SI和DS聯(lián)用，DI和ES聯(lián)用8086系統(tǒng)的堆棧是存儲器中的特殊區(qū)域在堆棧段內(nèi)，“FILOSP一直指向棧頂，總是字操作，指示棧頂?shù)钠频刂?；BP可作為堆棧區(qū)中的一個基地址以便訪問堆棧中的其他信息棧底設(shè)在高地址區(qū)、堆棧地址由高向低增長象一個有底的桶存放斷點或暫存數(shù)據(jù)關(guān)于SP、BP堆棧的操作PUSH/POP桶構(gòu)造SP一直指向棧頂(有內(nèi)容)地址由高向低增長字操作通用存放器280386及后繼機型：數(shù)據(jù)存放器： EAX、EBX、ECX、EDX，32位 可作8位存放器用：AH，AL，DH，DL等 可作16位存放器用：AX，BX，CX，DX

8、變址存放器：ESP、EBP、ESI、EDI，32位每個的公用屬性與8086/8088、80286的存放器一一對應(yīng)公用存放器18086/8088、80286：IP、SP、FLAGS16位IP：指令指針存放器。供系統(tǒng)運用，存放代碼段中的偏移地址，與CS存放器聯(lián)用確定下一條指令的物理地址，指向下一條指令的首地址FLAGS：程序形狀字存放器PSW。放條件碼標(biāo)志、控制標(biāo)志、系統(tǒng)標(biāo)志公用存放器280386及后繼機型：EIP、ESP、EFLAGS32位與IP、SP、FLAGS16位的作用一樣程序形狀字存放器8086/8088、80286：條件碼標(biāo)志： OF、SF、ZF、CF、AF、PF控制標(biāo)志位：DF系統(tǒng)標(biāo)

9、志位：TF、IF、IOPL80286NT0FDFIFTFSFZFAFPFCFIOPL條件碼標(biāo)志OF：溢出標(biāo)志。運算時如操作數(shù)超出機器表示范圍稱為溢出。此時OF位置1；否那么置0。SF：符號標(biāo)志。記錄運算結(jié)果的符號，結(jié)果為負(fù)時置1，否那么置0。ZF：零標(biāo)志。運算結(jié)果為0，置1；否那么置0。CF：進位標(biāo)志。記錄從最高有效位產(chǎn)生的進位值。最高有效位有進位時置1，否那么置0。AF：輔助進位標(biāo)志。記錄運算時第3位產(chǎn)生的進位值。如第3位有進位時置1，否那么置0。PF：奇偶標(biāo)志。當(dāng)結(jié)果操作數(shù)中1的個數(shù)為偶數(shù)時置1，否那么置0。標(biāo)志符號 舉例標(biāo)志名標(biāo)志為1標(biāo)志為0OF 溢出(是/否)DF 方向(減量/增量)I

10、F 中斷(允許/關(guān)閉)SF 符號(負(fù)/正)ZF 零(是/否)AF 輔助進位(是/否)PF 奇偶(偶/奇)CF 進位(是/否) OVDNEINGZRACPECF NVUPDIPLNZNAPONC 練習(xí) 計算以下各表達式的值，并且根據(jù)計算結(jié)果分析OF、SF、ZF、AF、PF和CF各標(biāo)志位的形狀。 58H+63H 80H+90H FFH+FEH 38H+2BH 9CH-45H FEH-FFHOFSFZFAFPFCF 結(jié)果58H+63H 1 1 0 0 1 0BBH 80H+90H 1 0 0 0 0 110H FFH+FEH 0 1 0 1 0 1FDH 38H+2BH 0 0 0 1 1 063H

11、 9CH-45H 1 0 0 0 0 057H FEH-FFH 0 1 0 1 1 1FFH控制標(biāo)志位控制標(biāo)志位 ：DF 方向標(biāo)志，用于串處置指令處置DF位為1時，每次操作后使變址存放器SI和DI減量，使串處置從高地址向低地址方向處置：當(dāng)DF位為0時，那么使SI和DI增量，使串處置從低地址向高地址方向處置：系統(tǒng)標(biāo)志位IF：中斷標(biāo)志。 當(dāng)IF=1時，允許中斷； IF=0時封鎖中斷TF：陷井標(biāo)志跟蹤標(biāo)志。用于單步方式操作IOPL：I/O特權(quán)級?？刂茖/O地址空間訪問段存放器8086/8088、80286：四個段存放器代碼段CS，數(shù)據(jù)段DS，堆棧段SS，附加段ES80386及后繼機型：六個段存放器

12、代碼段CS，數(shù)據(jù)段DS，堆棧段SS，附加段ES、FS、GS-都是16位舉例：2.4 存儲器 2.4.1 存儲單元的地址和內(nèi)容2.4.2 實方式存儲器尋址2.4.3 維護方式存儲器尋址2.4.1 存儲單元的地址和內(nèi)容位、字節(jié)和字 位：計算機存儲信息的根本單位，存儲二進制數(shù):0或1。 字節(jié)：每8位組成一個字節(jié)，在存儲器里以字節(jié)單位存儲。 字長：8086/8088、80286字長為16位，由2個字節(jié)組成；80386字長為32位，由4個字節(jié)組成，雙字2. 存儲器地址存儲器地址分配給每一個字節(jié)單元的編號。地址從0開場編號，順序地每次加1每一個字節(jié)單元有獨一一個地址：物理地址8086/8088：20位，地

13、址范圍應(yīng)該是00000HFFFFFH80286：24位，地址范圍應(yīng)該是000000HFFFFFFH80386： 32位；Pentium： 36位 3存儲單元的內(nèi)容存儲單元的內(nèi)容：一個存儲單元存放的信息(0004) = 1234H 字存放方式：低位字節(jié)放低地址，高位字節(jié)放高地址，以其低地址為準(zhǔn)同一個地址既可看作字節(jié)單元地址，又可看作字單元地址雙字?jǐn)?shù)據(jù)存放：類似4地址和內(nèi)容 假設(shè)用X表示某存儲單元的地址，那么X單元的內(nèi)容可以表示為(X)假設(shè)X單元中存放著Y，而Y又是一個地址，那么可用(Y)=(X)來表示Y單元的內(nèi)容舉例：(0004H)=1234H，而(1234H)=2FlEH，那么也可記作 (00

14、04H)=2F1EH 5存儲器的特性 它的內(nèi)容取之不盡存入新的信息后，原來保管的內(nèi)容就自動喪失 2.4.2 實方式存儲器尋址存儲器地址的分段段存放器存儲器地址的分段實方式下最大尋址才干1MB8086/8088：有20條地址線，直接尋址才干為1MB，即為該機的最大存儲容量。其他處置器：實方式下最大尋址才干1MB 問題：對16位字長的機器，用什么方法來提供20位地址，即1MB空間？分段，假設(shè)干個不超越64K單元的段。實方式為8086/8088而設(shè)計。幾個名詞段：將存儲器劃分成段，每個段的大小可達64K，每段內(nèi)地址可以用16位表示小段：從0地址開場，每16個字節(jié)為一小段：00000，00001，00

15、002，0000E，0000F；00010，00011，00012，0001E，0001F；00020，00021，00022，0002E，0002F； 段地址：指每一段的起始地址第一列就是每個小段的首地址在1M字節(jié)的地址空間里，共有64K個小段首地址：00000H00010H41230H41240HFFFE0HFFFF0H 物理地址 存儲單元的物理地址：在1M字節(jié)的存儲器里，每一個存儲單元對應(yīng)的一個獨一的20位地址物理地址的構(gòu)成：20位物理地址由16位段地址和16位偏移地址組成段地址：它必需是小段的首地址，其低4位一定是0，這樣就規(guī)定段地址只取段起始地址的高16位值。偏移地址：指段內(nèi)相對于段

16、起始地址的偏移值物理地址的計算 公式：物理地址=16d段地址+偏移地址16位段基址 000016位偏移地址 20位物理地址 +00002段存放器 808680286：代碼段CS、數(shù)據(jù)段DS、堆棧段SS、附加段ES存放器用途：確定一個段的起始地址，各有各的用途：1代碼段存放當(dāng)前正在運轉(zhuǎn)的程序代碼2數(shù)據(jù)段存放當(dāng)前運轉(zhuǎn)程序所用的數(shù)據(jù)3堆棧段定義了堆棧的所在區(qū)域。堆棧是一種數(shù)據(jù)構(gòu)造，是特殊的存儲區(qū)。特點：后進先出4附加段是附加的數(shù)據(jù)段，是一個輔助的數(shù)據(jù)區(qū)舉例：程序中代碼段占8K(2000H)存儲區(qū)，數(shù)據(jù)段占有2K(800H)存儲區(qū)，堆棧段只占有256個字節(jié)的存儲區(qū)，分配圖：段分配獨立的情況8086/8

17、088、80286段存放器與放偏移地址的存放器的默許組合段偏 移CSSSDSESIPSP、BPBX、DI、SI或16位數(shù)DI四個段存放器8086CPU同時可管理四個段CS:程序DS:數(shù)據(jù)ES:附加數(shù)據(jù)SS:堆棧80386及后繼機型段存放器與放偏移地址的存放器的默許組合段偏 移CSSSDSESFSGSEIPESP、EBPEAX、EBX、ECX等6個、或8位或32位數(shù)EDI無默認(rèn)無默認(rèn)2.4.3 維護方式存儲器尋址運用維護方式的緣由：8086/8088機型只需1M地址空間 80286機型有16M地址空間；實方式和維護方式，每個義務(wù)提供1G230字節(jié)的虛擬存儲器地址空間，把操作系統(tǒng)及各義務(wù)所分配到的

18、地址空間隔分開，防止程序之間的相互關(guān)擾，保證系統(tǒng)在多義務(wù)環(huán)境下正常任務(wù)。80386機型有4G地址空間；數(shù)據(jù)、地址均32位，虛擬存儲空間添加到64T246字節(jié) 后繼機型有更多地址空間；要做多義務(wù)處置運用虛擬存儲器特性邏輯地址邏輯地址實方式：段地址：偏移地址在維護方式下，邏輯地址構(gòu)成：選擇器，偏移地址選擇器放段存放器中，不直接表示段地址，經(jīng)過轉(zhuǎn)換求得段地址偏移地址為32位，最大段長可擴展至4G與實方式的區(qū)別描畫符描畫符：描畫段的大小、段在存儲器中的位置及控制和形狀信息描畫符：由基地址、界限、訪問權(quán)、附加字段組成基地址：段起始地址界限：段長度訪問權(quán)：控制信息附加字段：表示該段的一些屬性2.5 外部設(shè)備輸入、輸出設(shè)