大三上匯編限選課件章

第二章80x86計(jì)算機(jī)組織2.180X86微處理器2.2基于微處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成2.3中央處理機(jī)2.4存儲(chǔ)器

2.5外部設(shè)備2.180x86微處理器計(jì)算機(jī)的五個(gè)組成部分：

運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。

80x86微處理器是美國Intel公司生產(chǎn)的微處理器系列。微處理器即中央處理機(jī)（centralprocessingunitCPU)，包括運(yùn)算器和控制器。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微處理器+存儲(chǔ)器+輸入輸出設(shè)備+系統(tǒng)軟件386微機(jī)：80386微處理器+存儲(chǔ)器+輸入輸出設(shè)備+系統(tǒng)軟件586微機(jī)：80586微處理器+存儲(chǔ)器+輸入輸出設(shè)備+系統(tǒng)軟件80x86微處理器概況型號(hào)發(fā)布年份字長(bit)晶體管數(shù)(萬個(gè))主頻(MHZ)數(shù)據(jù)總線寬度外部總線寬度地址總線寬度尋址空間(B)高速緩存80861978162.94.771616201MN80881979162.94.77168201MN8028619821613.46~2016162416MN8038619863227.512.5~333232324GY80486198932120~16025~1003232324G8KBPentium(586)199332310~33060~1666464324G8KB8KBPentiumPro(P6)199532550~1550150~20064643664G8KB8KB256KBPentiumⅡ199732750233~33364643664G32KB512KB基本概念11晶體管數(shù)芯片中所包含的晶體管數(shù)2主頻芯片所用的主時(shí)鐘頻率3運(yùn)算速度：MIPS（MillionsofInstructionsPerSecond)；每秒所執(zhí)行的百萬條指令數(shù)；取決于主頻、體系結(jié)構(gòu)4字長：表示機(jī)器數(shù)所用的位數(shù)5總線計(jì)算機(jī)中的一組公共信號(hào)線6數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)在各組成部分之間的傳送數(shù)據(jù)總線寬度：芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送的寬度外部數(shù)據(jù)總線寬度：芯片內(nèi)和芯片外交換數(shù)據(jù)的寬度7地址總線負(fù)責(zé)指出信息的來源和目的地址總線寬度：專用于傳送地址的總線寬度尋址空間：處理器可以訪問的存儲(chǔ)器的最大范圍存儲(chǔ)器容量的單位：基本單位210=1024,1024K=1M,1024M=1G8控制總線負(fù)責(zé)控制總線的動(dòng)作基本概念29存儲(chǔ)器組織的層次結(jié)構(gòu)

為了在速度、容量、成本三者之間達(dá)到最佳平衡狀態(tài)，采用了層次結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器組織，具體：

1、高速緩沖存儲(chǔ)器速度快、容量小、成本高

2、主存儲(chǔ)器速度、容量、成本居中

3、外存儲(chǔ)器速度慢、容量大、成本低CPUCache主存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器基本概念310工作方式實(shí)模式8086的工作方式保護(hù)模式80286+，可提供虛擬存儲(chǔ)的管理和多任務(wù)的管理機(jī)制虛86模式80386+一臺(tái)機(jī)器可同時(shí)模擬多個(gè)8086處理器的工作系統(tǒng)管理模式供系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)十分高級(jí)功能的工作方式基本概念4微處理器

微型計(jì)算機(jī)的核心部件。包括算術(shù)邏輯部件ALU、控制部件和寄存器組三個(gè)基本部分。微機(jī)

以微處理器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制成的存儲(chǔ)器（ROM和RAM）、輸入/輸出（I/O）接口和系統(tǒng)總線組成的。

微機(jī)系統(tǒng)

微型計(jì)算機(jī)為核心，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路和控制微型計(jì)算機(jī)工作的軟件而構(gòu)成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

11微機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)層次：基本概念52.2基于微處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

硬件包括電路、插件板、機(jī)柜的物理設(shè)備；軟件指為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)而編制的各種程序的總和。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。2.2.1硬件硬件：三個(gè)主要組成部分，用系統(tǒng)總線連接。中央處理機(jī)

CPU總線控制邏輯接口接口存儲(chǔ)器大容量存儲(chǔ)器I/O設(shè)備I/O子系統(tǒng)系統(tǒng)總線2.2.2軟件系統(tǒng)軟件：計(jì)算機(jī)廠家提供給用戶的一組程序用戶軟件：用戶為了某種需要自行編制的各種程序翻譯程序：匯編程序：把匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言程序，

如：MASM、TASM

編譯程序：先把高級(jí)語言翻譯成機(jī)器語言，然后執(zhí)行如：PASCAL、FORTRAN

解釋程序：直接把高級(jí)語言在機(jī)器上執(zhí)行，一邊解釋一邊執(zhí)行如：BASIC調(diào)試程序：是系統(tǒng)提供給用戶的能監(jiān)督和控制用戶程序的一種工具，可以裝入、修改、顯示或逐條執(zhí)行一個(gè)程序。如DEBUG2.3中央處理機(jī)2.3.1中央處理機(jī)cpu的組成1、中央處理機(jī)一般功能l進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算l可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)l可暫存少量數(shù)據(jù)l提供控制信號(hào)l對(duì)指令解碼l算術(shù)邏輯部件ALUl控制邏輯l寄存器組2、CPU一般組成2.3.280x86的寄存器組1、程序可見的寄存器匯編語言程序中用到2、程序不可見的寄存器系統(tǒng)所用通用寄存器專用寄存器段寄存器80x86程序可見的寄存器1、通用寄存器數(shù)據(jù)寄存器AX(accumulator)BX(base)CX(count)DX(data)指針或變址寄存器SP(stackpointer)BP(basepointer)SI(sourceindex)DI(destinationindex)80x86通用寄存器通用寄存器的特殊用途和隱含性質(zhì)16位與32位通用寄存器的異同點(diǎn)：

相同點(diǎn)：每個(gè)寄存器的專用特征相同

不同點(diǎn)：

1、16位可以保存的數(shù)據(jù)寬度可以是8位、16位，而32位可以保存的數(shù)據(jù)寬度可以是8位、16位、32位

2、16位只有SP、BP、SI、DI、BX五個(gè)寄存器可用于存放地址，而32位則8個(gè)都可以用于存放地址2、專用寄存器IP(instructionpointer)指令指針寄存器（存放代碼段中的偏移地址,始終指向下一條指令的首地址）

FLAGS(PSWprogramstatusword)程序狀態(tài)字寄存器條件碼標(biāo)志控制標(biāo)志系統(tǒng)標(biāo)志位OF溢出標(biāo)志SF符號(hào)標(biāo)志ZF零標(biāo)志CF進(jìn)位標(biāo)志AF輔助進(jìn)位標(biāo)志PF奇偶標(biāo)志TF陷阱標(biāo)志IF中斷標(biāo)志IOPLI/O特權(quán)級(jí)DF方向標(biāo)志8086/8088標(biāo)志寄存器（程序狀態(tài)字寄存器PSW）1514131211109876543210

條件碼標(biāo)志：控制標(biāo)志：系統(tǒng)標(biāo)志位:OF

溢出標(biāo)志DF

方向標(biāo)志IF

中斷標(biāo)志SF

符號(hào)標(biāo)志TF

陷阱標(biāo)志ZF

零標(biāo)志CF

進(jìn)位標(biāo)志AF

輔助進(jìn)位標(biāo)志PF

奇偶標(biāo)志OF

DF

IFTF

SF

ZF

AF

PF

CF程序狀態(tài)字（PSW）例：

MOVAX,1MOVBX,2ADDAX,BX

指令執(zhí)行后，(AX)=3,OF=0,CF=0,ZF=0,SF=0例：

MOVAX,FFFFHMOVBX,1ADDAX,BX

指令執(zhí)行后，(AX)=0,OF=0,CF=1,ZF=1,SF=0標(biāo)志為1標(biāo)志為03、段寄存器CS（codesegment）代碼段DS（datasegment）數(shù)據(jù)段SS（stacksegment）堆棧段ES（extrasegment）附加段FS附加的數(shù)據(jù)段GS 附加的數(shù)據(jù)段CSDSESSSFSGS代碼段數(shù)據(jù)段堆棧段附加段寄存器與存儲(chǔ)器的比較：

寄存器存儲(chǔ)器

在CPU內(nèi)部在CPU外部訪問速度快訪問速度慢容量小，成本高容量大，成本低用名字表示用地址表示沒有地址地址可用各種方式形成2.4存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是用來存放程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果的記憶裝置。

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的基本單位是一個(gè)二進(jìn)制位（bit），1或0

存儲(chǔ)器以字節(jié)（8bit）為單位存儲(chǔ)信息

匯編語言的數(shù)據(jù)類型：字節(jié)、字、雙字、四字

每個(gè)字節(jié)單元有一個(gè)唯一的物理地址，從0編號(hào)，順序加1

地址也用二進(jìn)制數(shù)表示（無符號(hào)整數(shù)，寫成十六進(jìn)制）

16位二進(jìn)制數(shù)可表示216=65536=64K個(gè)地址

0000H~FFFFH

字長16位，一個(gè)字要占用相繼的兩個(gè)字節(jié)

低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址

機(jī)器以偶地址訪問（讀/寫）存儲(chǔ)器

字、4字單元地址用它的最低字節(jié)地址來表示2.4.1存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容7654321010011111

0000H(0000H)=9FH00100110

0001H(0001H)=26H00011110

0002H11010111

0003H存儲(chǔ)器1514131211109876543210字

高位字節(jié)低位字節(jié)1001111100100110(0000H)=269FH10011111

1000H(1000H)=9FH00100110

1001H

00011110

1002H(1002H)=1EH11010111

1003H

(1000H)=269FH(1002H)=D71EH(1001H)=1E26H

訪問兩次存儲(chǔ)器(1001H)=26H(1003H)=D7H存儲(chǔ)器奇數(shù)地址存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容的關(guān)系（地址）=內(nèi)容（（地址））=內(nèi)容2.4.2實(shí)模式存儲(chǔ)器尋址

實(shí)模式即8086/8088的工作方式，工作在20位地址，單任務(wù)工作方式下，獨(dú)占系統(tǒng)所有資源。8086/8088的數(shù)據(jù)總線寬度是16位，地址總線寬度是20位，因

220=210*210=1024K=1M(地址范圍00000H~FFFFFH)所以實(shí)模式下允許的最大尋址空間為1MB，但由于其數(shù)據(jù)總線寬度是16位，所以實(shí)模式要解決在16位字長的情況下實(shí)現(xiàn)20位的尋址。如何解決？1、存儲(chǔ)器地址的分段每個(gè)段的最大長度可達(dá)64KB（216KB），段內(nèi)地址是連續(xù)的、線性增長的，允許單個(gè)邏輯段在整個(gè)1MB存儲(chǔ)空間內(nèi)浮動(dòng)。小段(Paragraph)：從0地址開始，每16個(gè)字節(jié)為一小段，共有64K個(gè)小段

00000H,00001H,~,0000EH,0000FH00010H,00011H,~,0001EH,0001FH00020H,00021H,~,0002EH,0002FH…FFFF0H,FFFF1H,~,FFFFEH,FFFFFH

小段首地址的特征：在十六進(jìn)制表示的地址中，最低位為0（即20位地址的低四位為0）邏輯地址

是程序中使用的地址，它由段基址和段內(nèi)偏移值所組成，段基址與段內(nèi)偏移值都為16位的二進(jìn)制數(shù)。物理地址

也叫實(shí)際地址或絕對(duì)地址，是CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)實(shí)際使用的地址，為20位地址。段地址：段起始地址的高16位偏移地址：段內(nèi)相對(duì)于段起始地址的偏移值（16位）

(有效地址EA)物理地址＝段基址×16＋段內(nèi)偏移地址。

16位段地址16位偏移地址0000+20位物理地址

例：(DS)=3000H,EA=1234H,

物理地址=16d

(DS)+EA=31234H2、段寄存器(CS、

DS、SS、ES、FS、GS)

存放段地址,確定一個(gè)段的的起始地址.

用途各不相同：

代碼段(CS)：存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序數(shù)據(jù)段(DS)：存放當(dāng)前運(yùn)行程序所用的數(shù)據(jù)，或串處理指令中的源操作數(shù)堆棧段(SS)：定義堆棧（后進(jìn)先出）的所在區(qū)域附加段(ES)：附加的數(shù)據(jù)區(qū)，或串處理指令中的目的操作數(shù)

各段在存儲(chǔ)器中的分配：

由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)，但需要時(shí)也可指定段的重疊

指每個(gè)段區(qū)的大小允許根據(jù)實(shí)際需要來分配，而不一定要占有64KB的最大段空間8KB代碼2KB數(shù)據(jù)256B堆棧0200H0400H0480HCSDSSSES存儲(chǔ)器0200H0400H0480H例:8086/8088，80286的段寄存器和相應(yīng)存放偏移地址的寄存器之間的默認(rèn)組合段偏移CSIPSSSP或BPDSBX、DI、SI或一個(gè)16位數(shù)ESDI（用于串指令）80386+的段寄存器和相應(yīng)存放偏移地址的寄存器之間的默認(rèn)組合段偏移CSEIPSSESP或EBPDSEAX、EBX、ECX、EDX、EDI、ESI一個(gè)8位數(shù)或一個(gè)32位數(shù)ESEDI（用于串指令）FS無默認(rèn)GS無默認(rèn)2.4.3保護(hù)模式存儲(chǔ)器尋址保護(hù)模式：工作在80286+，工作在系統(tǒng)所提供地址，多任務(wù)方式下，根據(jù)任務(wù)的特權(quán)級(jí)請(qǐng)求使用系統(tǒng)資源多任務(wù)處理功能：多個(gè)應(yīng)用程序能同時(shí)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且彼此必須相互隔離，使一個(gè)應(yīng)用程序的故障或缺陷不會(huì)破壞系統(tǒng)，也不會(huì)影響其它應(yīng)用程序的運(yùn)行。虛擬存儲(chǔ)器：支持程序員編寫的程序具有比主存儲(chǔ)引出保護(hù)模式的原因：

直接原因：尋址（1MB以上的地址如何訪問?）重要原因：功能（支持多任務(wù)處理）1、邏輯地址實(shí)模式邏輯地址=段地址：偏移地址保護(hù)模式邏輯地址=選擇器：偏移地址二者區(qū)別：

1.選擇器（存放在段寄存器中，但不能直接表示成段基地址）

2.偏移地址為32位，最大段長可達(dá)4GB用來描述段的大小、段在存