匯編語言最新課件

1、匯編語言課件-3 匯編語言最新課件 第3章 寄存器(CPU工作原理) n3.1 通用寄存器 n3.2 字在寄存器中的存儲 n3.3 幾條匯編指令 n3.4 物理地址 n3.5 16位結(jié)構(gòu)的CPU n3.6 8086CPU給出物理地址 的方法 n3.7 “段地址16+偏移地址 =物理地址”的本質(zhì)含義 n3.8 段的概念 n3.9 段寄存器 n3.10 CS和IP n3.12 代碼段 CPU概述 n一個(gè)典型的CPU由運(yùn)算器、控制器、寄 存器等器件組成，這些器件靠內(nèi)部總線 相連。 n內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)CPU內(nèi)部各個(gè)器件之間的 聯(lián)系。 n外部總線實(shí)現(xiàn)CPU和主板上其它器件的 聯(lián)系。 寄存器概述 n含14個(gè)1

2、6位寄存器，按功能可分為三類 8個(gè)通用寄存器 4個(gè)段寄存器 2個(gè)控制寄存器 n它們的名稱為： AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、 IP、CS、SS、DS、ES、PSW。 通用寄存器 數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指針寄存器（SP，BP） 變址寄存器（SI，DI） 3.1 通用寄存器 n8086CPU所有的寄存器都是16位的， 可以存放兩個(gè)字節(jié)。 nAX、BX、CX、DX 通常用來存放一般 性數(shù)據(jù)被稱為通用寄存器。 n下面以AX為例，我們看一下寄存器的 邏輯結(jié)構(gòu)。 n一個(gè)16位寄存器可以存儲一個(gè)16位的數(shù) 據(jù)。（數(shù)據(jù)的存放情況） n一個(gè)16位寄存器所能存儲的數(shù)據(jù)的最大

3、值為多少？ 答案：216-1。 3.1 通用寄存器 16位數(shù)據(jù)在寄存器中的存放情況 n數(shù)據(jù)：18 n二進(jìn)制表示：10010 n在寄存器AX中的存儲： 16位數(shù)據(jù)在寄存器中的存放情況 n數(shù)據(jù)：20000 n二進(jìn)制表示：0100111000100000 n在寄存器AX中的存儲： 3.1 通用寄存器 n8086上一代CPU中的寄存器都是8位的； n為保證兼容性，這四個(gè)寄存器 (AX,BX,CX,DX)都可以分為兩個(gè)獨(dú)立的8 位寄存器使用。 nAX可以分為AH和AL； nBX可以分為BH和BL； nCX可以分為CH和CL； nDX可以分為DH和DL。 n8086CPU的8位寄存器存儲邏輯 3.1 通用

4、寄存器 n以AX為例，8086CPU的16位寄存器分 為兩個(gè)8位寄存器的情況： 3.1 通用寄存器 nAX的低8位（0位7位）構(gòu)成了AL寄存 器，高8位（8位15位）構(gòu)成了AH寄 存器。 nAH和AL寄存器是可以獨(dú)立使用的8位寄 存器。 n8086CPU的8位寄存器數(shù)據(jù)存儲情況 n一個(gè)8位寄存器所能存儲的數(shù)據(jù)的最大 值是多少？ 答案：28-1。 3.1 通用寄存器 3.2 字在寄存器中的存儲 n一個(gè)字可以存在一個(gè)16位寄存器中， 這個(gè)字的高位字節(jié)和低位字節(jié)自然 就存在這個(gè)寄存器的高8位寄存器 和低8位寄存器中。 關(guān)于數(shù)制的討論 n由于一個(gè)內(nèi)存單元可以存放 8位數(shù)據(jù)， CPU中的寄存器又可存放

5、n 個(gè) 8位數(shù)據(jù)。 也就是說，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)大多 是由1N個(gè)8位數(shù)據(jù)構(gòu)成的。 n用十六進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)可以直觀的看 出這個(gè)數(shù)據(jù)是由哪些8位數(shù)據(jù)構(gòu)成的。 3.3 幾條匯編指令 匯編指令不區(qū)分大小寫 1 3.3 幾條匯編指令 nCPU執(zhí)行下表中的程序段的每條指令后， 對寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的改變。 3.3 幾條匯編指令 地址寄存器地址寄存器 n包括指針和變址寄存器包括指針和變址寄存器SI、DI、SP、 BP四個(gè)四個(gè)16位寄存器。顧名思義，它們位寄存器。顧名思義，它們 可用來存放存儲器的偏移地址。另外，可用來存放存儲器的偏移地址。另外， 它們也可以作為通用寄存器用。嚴(yán)格它們也可以作為通用寄存器用。嚴(yán)格

6、地說，用來存放存儲器偏移地址的寄地說，用來存放存儲器偏移地址的寄 存器都應(yīng)該叫地址寄存器，如存器都應(yīng)該叫地址寄存器，如BX基址基址 寄存器、寄存器、IP指令指針寄存器等。指令指針寄存器等。 nSI 源變址寄存器，可用于存放源緩源變址寄存器，可用于存放源緩 沖區(qū)的偏移地址。沖區(qū)的偏移地址。 nDI 目的變址寄存器，可用于存放目目的變址寄存器，可用于存放目 的緩沖區(qū)的偏移地址。的緩沖區(qū)的偏移地址。 SP 堆棧指針寄存器，用于指出堆棧 區(qū)的棧頂?shù)钠频刂贰?BP 基址指針寄存器，用于指出堆棧 區(qū)的某個(gè)單元的偏移地址。 nCS 代碼段寄存器，用于指出存放程代碼段寄存器，用于指出存放程 序的代碼段的段地

7、址。序的代碼段的段地址。 nDS 數(shù)據(jù)段寄存器，用于指出存放數(shù)數(shù)據(jù)段寄存器，用于指出存放數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)段的段地址。據(jù)的數(shù)據(jù)段的段地址。 nES 附加段寄存器，用于指出存放附附加段寄存器，用于指出存放附 加數(shù)據(jù)的附加段的段地址。加數(shù)據(jù)的附加段的段地址。 nSS 堆棧段寄存器，用于指出堆棧區(qū)堆棧段寄存器，用于指出堆棧區(qū) 的堆棧段的段地址。的堆棧段的段地址。 段寄存器段寄存器 控制寄存器控制寄存器 溢出標(biāo)志 方 向 標(biāo) 志 中斷標(biāo)志 跟蹤標(biāo)志 符號標(biāo)志 零標(biāo)志 輔助進(jìn)位標(biāo)志 奇偶標(biāo)志 進(jìn)位標(biāo)志 IP 指令指針寄存器：用來存放代碼段中的偏移地址， 指出當(dāng)前正在執(zhí)行指令的下一條指令所在單元的偏 移地址。

8、nFLAGS標(biāo)志寄存器：其中的某位代表標(biāo)志寄存器：其中的某位代表CPU的一個(gè)標(biāo)的一個(gè)標(biāo) 志，最低位為志，最低位為D0，最高位為，最高位為D15。8086CPU的標(biāo)的標(biāo) 志寄存器共有志寄存器共有9個(gè)標(biāo)志，分別為個(gè)標(biāo)志，分別為6個(gè)條件碼標(biāo)志和個(gè)條件碼標(biāo)志和3 控制標(biāo)志。其含義如下：控制標(biāo)志。其含義如下： n例例1 兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加運(yùn)算，有關(guān)標(biāo)志兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加運(yùn)算，有關(guān)標(biāo)志 位自動發(fā)生變化。位自動發(fā)生變化。 1 0 0 1 1 0 1 0 + 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 nCPU會自動地把標(biāo)志位設(shè)為：會自動地把標(biāo)志位設(shè)為：CF=0， SF=1，ZF=0，OF=0

9、，即無進(jìn)位，結(jié)，即無進(jìn)位，結(jié) 果為負(fù)數(shù)，結(jié)果不為果為負(fù)數(shù)，結(jié)果不為0，沒有溢出。，沒有溢出。 標(biāo)志名標(biāo)志值為1值為0 進(jìn)位標(biāo)志CFCYNC 符號標(biāo)志SFNGPL 零標(biāo)志ZFZRNZ 溢出標(biāo)志OFOVNV 輔助進(jìn)位 標(biāo)志 AFACNA 奇偶標(biāo)志PFPEPO 方向標(biāo)志DFDNUP 中斷標(biāo)志IFEIDI 3.4 16位結(jié)構(gòu)的CPU n概括的講，16位結(jié)構(gòu)描述了一個(gè)CPU具有 以下幾個(gè)方面特征： n1、運(yùn)算器一次最多可以處理16位的數(shù)據(jù)。 n2、寄存器的最大寬度為16位。 n3、寄存器和運(yùn)算器之間的通路是16位的。 3.5 物理地址 nCPU訪問內(nèi)存單元時(shí)要給出內(nèi)存單元 的地址。所有的內(nèi)存單元構(gòu)成的存

10、儲 空間是一個(gè)一維的線性空間。 每一個(gè)內(nèi)存單元在這個(gè)空間中都有唯 一的地址，這個(gè)唯一的地址稱為物理 地址。 3.6 8086CPU給出物理地址的方法 n8086有20位地址總線，可傳送20 位地址，尋址能力為1M。 n8086內(nèi)部為16位結(jié)構(gòu)，它只能傳送 16位的地址，表現(xiàn)出的尋址能力卻 只有64K。 3.6 8086CPU給出物理地址的方法 n8086CPU采用一種在內(nèi)部用兩個(gè)16位 地址合成的方法來形成一個(gè)20位的物 理地址。 n8086CPU相關(guān)部件的邏輯結(jié)構(gòu) 在8086CPU內(nèi)部用兩個(gè)16位地址合成的方 法來形成一個(gè)20位的物理地址 地址加法器 n地址加法器合成物理地址的方法： 物理地

11、址=段地址16+偏移地址 物理地址=段地址10H+偏移地址 n例如： 8086CPU訪問地址為123C8H的內(nèi)存單元 由段地址16引發(fā)的討論 n觀察移位次數(shù)和各種形式數(shù)據(jù)的關(guān)系： n（1）一個(gè)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式左移1位，相當(dāng)于該數(shù)據(jù)乘以2； n（2）一個(gè)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式左移N位，相當(dāng)于該數(shù)據(jù)乘以2的 N次方； n（3）地址加法器如何完成段地址16的運(yùn)算？ 以二進(jìn)制形式存放的段地址左移4位。 由段地址16引發(fā)的討論 3.7 “段地址16+偏移地址=物理地址” 的本質(zhì)含義 n兩個(gè)比喻說明： n說明“基礎(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址” 的思想：第一個(gè)比喻 n說明“段地址16+偏移地址=物理地址” 的思

12、想：第二個(gè)比喻 8086CPU就是這樣一個(gè)只能提供兩張3位 數(shù)據(jù)紙條的CPU。 “基礎(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址” n比如說，學(xué)校、體育館同在一條筆直 的單行路上（學(xué)校位于路的起點(diǎn)0米 處）。 n讀者在學(xué)校，要去圖書館，問我那里 的地址，我可以用幾種方式描述這個(gè) 地址？ “基礎(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址” n（1）從學(xué)校走2826m到圖書館。這2826可 以認(rèn)為是圖書館的物理地址。 n（2）從學(xué)校走2000m到體育館，從體育館 再走826m到圖書館。 n第一個(gè)距離2000m是相對于起點(diǎn)的基礎(chǔ)地址； n第二個(gè)距離826m是將對于基礎(chǔ)地址的偏移地址。 “段地址16+偏移地址=物理地址” n比如

13、我們只能通過紙條來通信，讀者 問我圖書館的地址，我只能將它寫在 紙上告訴讀者。 n顯然我必須有一張可以容納 4 位數(shù)據(jù) 的紙條才能寫下2826這個(gè)數(shù)據(jù)： “段地址16+偏移地址=物理地址” n不巧的是，沒有能容納4位數(shù)據(jù)的紙條， 僅有兩張可以容納3位數(shù)據(jù)的紙條。 n這樣我只能以這種方式告訴讀者2826這 個(gè)數(shù)據(jù)： 3.8 段的概念 n錯(cuò)誤認(rèn)識： n內(nèi)存被劃分成了一個(gè)一個(gè)的段，每一個(gè) 段有一個(gè)段地址。 n其實(shí)： n內(nèi)存并沒有分段，段的劃分來自于CPU，由于 8086CPU用“（段地址16）+偏移地址=物理 地址”的方式給出內(nèi)存單元的物理地址，使得 我們可以用分段的方式來管理內(nèi)存。 3.8 段的概

14、念 n我們可以認(rèn)為：地址10000H100FFH的內(nèi) 存單元組成一個(gè)段，該段的起始地址（ 基 礎(chǔ)地址）為10000H，段地址為1000H，大 小為100H。 3.8 段的概念 n我們也可以認(rèn)為地址10000H1007FH、 10080H100FFH 的內(nèi)存單元組成兩個(gè)段， 它們的起始地址（ 基礎(chǔ)地址 ）為10000H 和10080H，段地址為：1000H 和1008H， 大小都為80H。 3.8 段的概念 n以后，在編程時(shí)可以根據(jù)需要，將若 干地址連續(xù)的內(nèi)存單元看作一個(gè)段， 用段地址16定位段的起始地址（基 礎(chǔ)地址），用偏移地址定位段中的內(nèi) 存單元。 n兩點(diǎn)需要注意 n內(nèi)存單元地址小結(jié) 兩點(diǎn)需

15、要注意 n（1）段地址16 必然是 16的倍數(shù)， 所以一個(gè)段的起始地址也一定是16的 倍數(shù)； n（2）偏移地址為16位，16 位地址的 尋址能力為 64K，所以一個(gè)段的長度 最大為64K。 內(nèi)存單元地址小結(jié) nCPU訪問內(nèi)存單元時(shí)，必須向內(nèi)存提 供內(nèi)存單元的物理地址。 n8086CPU在內(nèi)部用段地址和偏移地址 移位相加的方法形成最終的物理地址。 n思考兩個(gè)問題 n（1）觀察下面的地址，讀者有什么 發(fā)現(xiàn)？ n結(jié)論：CPU可以用不同的段地址和 偏移地址形成同一個(gè)物理地址。 內(nèi)存單元地址小結(jié) 內(nèi)存單元地址小結(jié) n（2）如果給定一個(gè)段地址，僅通過變化 偏移地址來進(jìn)行尋址，最多可以定位多 少內(nèi)存單元？

16、n結(jié)論：偏移地址16位，變化范圍為0FFFFH， 僅用偏移地址來尋址最多可尋64K個(gè)內(nèi)存單 元。 n比如：給定段地址1000H，用偏移地址尋址， CPU的尋址范圍為：10000H1FFFFH。 內(nèi)存單元地址小結(jié) n在8086PC機(jī)中，存儲單元的地址用兩個(gè)元素 來描述。即段地址和偏移地址。 n“數(shù)據(jù)在21F60H內(nèi)存單元中?！睂τ?086PC 機(jī)的兩種描述： n（a）數(shù)據(jù)存在內(nèi)存2000:1F60單元中； n（b）數(shù)據(jù)存在內(nèi)存的2000段中的1F60H單元中。 n可根據(jù)需要，將地址連續(xù)、起始地址為16的 倍數(shù)的一組內(nèi)存單元定義為一個(gè)段。 3.9 段寄存器 n段寄存器就是提供段地址的。 8086C

17、PU有4個(gè)段寄存器： CS、DS、SS、ES n當(dāng)8086CPU要訪問內(nèi)存時(shí)，由這4個(gè) 段寄存器提供內(nèi)存單元的段地址。 本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供 段的類型段的類型 8086匯編語言中把邏輯段分為四種類型，匯編語言中把邏輯段分為四種類型， 分別是代碼段、數(shù)據(jù)段、附加段和堆棧段。分別是代碼段、數(shù)據(jù)段、附加段和堆棧段。 各段的邏輯地址對應(yīng)表：各段的邏輯地址對應(yīng)表： 段名段名段寄存器段寄存器偏移地址偏移地址 代碼段代碼段CSIP 數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段DSBX、SI、DI等地址等地址 寄存器寄存器 附加段附加段ESBX、SI、DI等地址等地址 寄存器寄存器 堆棧段堆棧段SSSP或或BP 匯編語言最新課件 例例

18、1段寄存器與其偏移地址如下，寫出其相應(yīng)段寄存器與其偏移地址如下，寫出其相應(yīng) 的物理地址及含義。的物理地址及含義。 nCS=1896H，IP=1655H 當(dāng)前要執(zhí)行的當(dāng)前要執(zhí)行的指令的指令的物理地址物理地址 =18960H+1655H=19FB5H DS=2896H，EA=1655H 當(dāng)前要訪問的數(shù)據(jù)的物理地址 =28960H+1655H=29FB5H ES=1896H，EA=2655H 當(dāng)前要訪問的數(shù)據(jù)的物理地址 =18960H+2655H=1AFB5H SS=1896H，SP=3655H 當(dāng)前要訪問的堆棧的物理地址 =18960H+3655H=1BFB5H 例例2 段寄存器與內(nèi)存的分段情況如

19、圖。觀察各段寄存器與內(nèi)存的分段情況如圖。觀察各 段的大小及分布，判斷其地址范圍，標(biāo)出每個(gè)段的大小及分布，判斷其地址范圍，標(biāo)出每個(gè) 段首地址和末地址。段首地址和末地址。 n代碼段共代碼段共64KB單元，它單元，它 的地址范圍應(yīng)該是的地址范圍應(yīng)該是 210E0H310DFH。 n附加段只有附加段只有2KB，地址范，地址范 圍在圍在34600H34CFFH 之間。之間。 n數(shù)據(jù)段為數(shù)據(jù)段為16KB，其地址，其地址 范圍為范圍為34D00H 38CFFH。 n堆棧段只有堆棧段只有512個(gè)字節(jié)單個(gè)字節(jié)單 元，它的地址范圍是元，它的地址范圍是 84180H8437FH。 你懂了嗎？ 本課件由匯編網(wǎng)（）制作

20、提供 因?yàn)槭侵攸c(diǎn)所以再重復(fù)一次：地址加法器的工作原理 可表示為： 物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 16 + 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 即段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址 DS ES SS CS IP 地地址址總總線線AB 地地 址址 加加 法法 器器 本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供 物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 l 段寄存器有4個(gè)： DS、ES、CS、SS l 偏移地址由 IP、SP、BX、BP、SI、DI 或一個(gè)8位或16位二進(jìn)制數(shù)得到。 這種存儲器管理方式叫分段編址。 DS ES SS

21、CS IP 地地址址總總線線AB 地地 址址 加加 法法 器器 本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供 物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址 或段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址 例：某內(nèi)存單元的段地址由DS、偏移地址由BX給出。 若( DS) = 2000H, ( BX) = 1000H，計(jì)算其物理地址。 PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 2000H 10H + 1000H = 21000H 2 20 00 00 00 0H H + + 1 10 00 00 0H H 2 21 10 00 00 0H H 0 00 01 10 0 0 00

22、 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0B B + + 0 00 00 01 1 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0B B 0 00 01 10 0 0 00 00 01 1 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0B B 3.10 CS和IP nCS和IP是8086CPU中最關(guān)鍵的寄存器， 它們指示了CPU當(dāng)前要讀取指令的地址。 CS為代碼段寄存器； IP為指令指針寄存器。 8086PC讀取和執(zhí)行指令相關(guān)部件 n8086PC讀取和執(zhí)行指令演示 n8086PC工作

23、過程的簡要描述 8086PC工作過程的簡要描述 n（1）從CS:IP指向內(nèi)存單元讀取指令， 讀取的指令進(jìn)入指令緩沖器； n（2）IP = IP + 所讀取指令的長度， 從而指向下一條指令； n（3）執(zhí)行指令。 轉(zhuǎn)到步驟 （1）， 重復(fù)這個(gè)過程。 8086PC工作過程的簡要描述 n在 8086CPU 加電啟動或復(fù)位后（ 即 CPU剛開始工作時(shí)）CS和IP被設(shè)置為 CS=FFFFH，IP=0000H，即在8086PC 機(jī)剛啟動時(shí)，CPU從內(nèi)存FFFF0H單元 中讀取指令執(zhí)行，F(xiàn)FFF0H單元中的指 令是8086PC機(jī)開機(jī)后執(zhí)行的第一條指 令。 2.10 CS和IP n內(nèi)存中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，

24、都是 二進(jìn)制信息，CPU在工作的時(shí)候把有的信 息看作指令，有的信息看作數(shù)據(jù)。 nCPU根據(jù)什么將內(nèi)存中的信息看作指令？ CPU將CS:IP指向的內(nèi)存單元中的內(nèi)容看 作指令。 2.10 CS和IP n在任何時(shí)候，CPU將CS、IP中的內(nèi)容當(dāng) 作指令的段地址和偏移地址，用它們合 成指令的物理地址，到內(nèi)存中讀取指令 碼，執(zhí)行。 n如果說，內(nèi)存中的一段信息曾被CPU執(zhí) 行過的話，那么，它所在的內(nèi)存單元必 然被CS:IP指向過。 2.11 修改CS、IP的指令 n在CPU中，程序員能夠用指令讀寫的部件只 有寄存器，程序員可以通過改變寄存器中的 內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對CPU的控制。 nCPU從內(nèi)存何處執(zhí)行指令是由CS

25、、IP中的內(nèi) 容決定的，程序員可以通過改變CS、IP中的 內(nèi)容來控制CPU執(zhí)行目標(biāo)指令。 n我們?nèi)绾胃淖僀S、IP的值呢？ 2.11 修改CS、IP的指令 n8086CPU必須提供相應(yīng)的指令 n先回想我們?nèi)绾涡薷腁X中的值？ nmov指令不能用于設(shè)置CS、IP的值， 8086CPU沒有提供這樣的功能。 n8086CPU為CS、IP提供了另外的指令 來改變它們的值：轉(zhuǎn)移指令 如何修改AX中的值？ nmov 指令 n如：mov ax,123 nmov指令可以改變8086CPU大部分寄存 器的值，被稱為傳送指令。 n能夠通過mov 指令改變CS、IP的值嗎？ 2.11 修改CS、IP的指令 n同時(shí)修改CS、IP的內(nèi)容： jmp 段地址：偏移地址 jmp 2AE3:3 jmp 3:0B16 功能：用指令中給出的段地址修改 CS，偏移地址修改IP。 2.11 修改CS、IP的指令 n僅修改IP的內(nèi)容： jmp 某一合法寄存器 jmp ax （類似于 mov IP,ax） jmp bx 功能：用寄存器中的值修改IP。 n內(nèi)存中存放的機(jī)器碼和對應(yīng)匯編指令情況： （初始：CS=2000H，IP=0000H） n請寫出指令執(zhí)行序列： 問題分析 問題分析結(jié)果：