第2章_計算機組織結構ppt課件

1、匯編言語程序設計主講： 劉 政2021年3月第2章 80X86計算機組織構造兩款用于工業(yè)的 All in One CPU板Pentium CPU486 CPU2 8086CPU和存放器組2.1 計算機系統(tǒng)的構成2.1.1 Intel8086CPU內部構造2.1.2 存放器組2.1.3 標志存放器2.2 內存存儲器組織2.3 堆棧技術2.48086尋址方式2.5 匯編言語程序設計過程2.1 計算機系統(tǒng)的構成 P14硬件：中央處置機 CPU總線控制 邏輯接 口接 口存儲器大容量存儲器I/O設備I/O子系統(tǒng)系統(tǒng)總線.軟件：系統(tǒng)軟件 用戶軟件計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成翻譯程序機器言語匯編言語高

2、級言語編譯型高級言語解釋型高級言語BASICCPASCALFORTRAN直接解釋運轉編譯編譯匯編翻譯程序包括：匯編程序(masm)、解釋程序和編譯程序銜接程序(linker): 與庫文件銜接生成可執(zhí)行文件裝入程序(loader): 用來把要執(zhí)行的程序從外存?zhèn)魉偷絻却嬲{試程序(debug): 是系統(tǒng)提供的，用以監(jiān)控用戶程序的一種工具前往本章首頁2.1.1 Intel8086CPU內部構造 P14前往本章首頁段存放器通用存放器控制存放器2.1.2 8086存放器組P158086CPU存放器分組存放器組數(shù)據存放器共有4個存放器AX、BX、CX、DX，每個16位存放器可拆分成兩個8位存放器，用來保管操

3、作數(shù)或運算結果等信息。 AX存放器稱為累加器。運用頻度最高，用于算術、邏輯運算以及與外設傳送信息等。BX存放器稱為基址存放器。常用于存放存儲器地址。CX存放器稱為計數(shù)器。普通作為循環(huán)或串操作等指令中的隱含計數(shù)器。DX存放器稱為數(shù)據存放器。常用來存放雙字數(shù)據的高16位，或存放外設端口地址。1 通用數(shù)據存放器P15變址和指針存放器包括SI、DI、SP、BP 個16位存放器，主要用于存放某個存儲單元的偏移地址。SI是源變址存放器，DI是目的變址存放器，在字符串操作中，SI和DI都具有自動增量或減量的功能。 SP為堆棧指針存放器，用于存放當前堆棧段中棧頂?shù)钠频刂?；BP為基址指針存放器，用于存放堆棧段

4、中某一存儲單元的偏移地址。 2變址和指針存放器P153段存放器P168086CPU的個16位的段存放器分別稱為代碼段存放器CS，數(shù)據段存放器DS，堆棧段存放器SS，附加數(shù)據段存放器ES。段存放器用來確定該段在內存中的起始地址。代碼段用來存放程序的指令序列。CS存放代碼段的段首址，指令指針存放器IP指示代碼段中指令的偏移地址。4指令指針P178086CPU中的指令指針I(yè)P，它總是保管下一次將要從主存中取出指令的偏移地址，偏移地址的值為該指令到所在段段首址的字節(jié)間隔。在目的程序運轉時，IP的內容由微處置器硬件自動設置，程序不能直接訪問IP，但一些指令卻可改動IP的值，如轉移指令、子程序調用指令等。

5、前往本章首頁2.1.3 標志存放器P158086CPU中有一個很重要的16位標志存放器，它包含9個標志位，主要用于保管一條指令執(zhí)行后，CPU所處形狀信息及運算結果的特征。 1條件標志 2形狀控制標志 標志存放器 ( FLAGS / PSW P15 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 條件碼標志： 控制標志：OF 溢出標志 DF 方向標志 SF 符號標志 IF 中斷標志ZF 零標志 TF 圈套標志CF 進位標志AF 輔助進位標志PF 奇偶標志OF DF IF TF SF ZF AF PF CF例：ADD AX, BX JO / JC ERROR ?1條件標

6、志 1進位標志CF2零標志ZF3符號標志SF4溢出標志 OF 5奇偶標志 PF 6輔助進位標志AF2形狀控制標志 1方向標志DF2中斷允許標志IF3圈套標志TF前往本章首頁2.2 內存組織及存儲器物理地址的構成2.2.1 存儲器2.2.2 存儲器單元的地址和內容2.2.3 物理地址的構成前往本章首頁2.2.1 存儲器P17存儲器是計算機的記憶部件，用來存放程序和數(shù)據。按所在的位置，存儲器可以分成主存儲器和輔助存儲器，高速緩沖存儲器。主存儲器存放當前正在執(zhí)行的程序和運用的數(shù)據，CPU可以直接存取，它由半導體存儲器芯片構成，其本錢高，容量小，但速度快。 高速緩沖存儲器(cache):速度高，容量小

7、輔助存儲器可用來長期保管大量程序和數(shù)據,CPU需求經過I/O接口訪問，它由磁盤或光盤構成，其本錢低，容量大，但速度較慢。 前往本節(jié)2.2.2 存儲器單元的地址和內容 P18 存儲器以字節(jié)8 bit為編程單位 每個字節(jié)單元都有獨一的地址編碼 地址用無符號整數(shù)來表示編程用十六進制表示 一個字要占用相繼的兩個字節(jié) 低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址 字單元地址用它的低地址來表示圖中闡明了存儲器中部分存儲單元存放信息情況。從圖中可看到,地址為34560H的字節(jié)的存儲單元中的內容是34H，而地址為34561H的字節(jié)存儲單元中的內容是12H。前往本節(jié)2.2.3 物理地址的構成P198086，80286

8、的字長是16位。 80386到PII機的字長為32位。 8086，8088的地址線是20位的，這樣最大可尋址空間應為220=1MB，其物理地址范圍從00000HFFFFFH。 80286的地址總線寬度為24位 80386，80486，Pentium的地址總線寬度為32位 Pentium Pro和Pentium II的地址總線寬度為36位實方式存儲器尋址P19 實方式下的最大尋址空間為1MB，8086/8088只能在實方式下任務。 邏輯地址=段地址：偏移地址1.存儲器地址的分段根據要求可把1M字節(jié)地址空間劃成假設干邏輯段。每個邏輯段必需滿足兩個條件：一是邏輯段的起始地址簡稱段首址必需是16的倍數(shù)

9、；二是邏輯段的最大長度為64K。按照這兩個條件，1M字節(jié)地址空間最多可劃分成64K個邏輯段，最少也要劃分成16個邏輯段。邏輯段與邏輯段可以相連，也可以不連，還可以重疊?！纠?-1】各獨立段的分配情況例如。P20設CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,它們分別為代碼段、數(shù)據段、堆棧段和附加段的段首址。自每個段首址開場，各段均占64KB的范圍，各段之間互不重疊。如以下圖所示。cs圖2.1 各段不重疊存儲單元分配圖【例2-2】各段相互重疊情況例如。設CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，這樣代碼段、數(shù)據段和堆棧段的物理首地址分別為02000H、040

10、00H和04800H。其中代碼段占8KB地址空間，數(shù)據段占2KB，堆棧段占256B，SP=0100H。如以下圖所示。 圖2.2 各段重疊存儲單元分配圖2. 實方式尋址的物理地址=16d*段地址+偏移地址 0000B16位段地址16位偏移地址20位物理地址前往本節(jié)2.3 堆棧技術1. 堆棧描畫P24堆棧是內存種的一塊特定區(qū)域，先進后出、后進先出的存儲空間，存儲地址由高到低存放。堆棧指針SS：SP。2. 堆棧操作 堆棧操作遵照“先進后出、后進先出的原那么。例：SS=2000H，SP=100H，用PUSH指令將數(shù)據1234H壓入棧，堆棧操作表示圖如下。 堆棧段地址2000H:0000H2000H:0

11、100H棧底地址SP 34H12H內存堆棧指針SP2000H:00FEH 進棧出棧 入棧時，SP指針先減2，數(shù)據再入棧。 出棧時，數(shù)據先出棧，SP指針再加2。前往本章首頁2.4 80X86尋址方式和指令系統(tǒng)1、立刻尋址2、存放器尋址與存儲器有關的尋址方式3、直接尋址4、存放器間接尋址5、存放器相對尋址6、基址變址尋址7、基址變址相對尋址跨段問題8086CPU指令的共同的規(guī)律 l大多數(shù)數(shù)據傳送類指令、算術運算類指令、位操作類指令及串操作類指令，其雙操作數(shù)指令有一樣的語句格式和操作規(guī)定。 語句格式 標號: 操作符 OPD,OPS ;注釋OPD-目的操作數(shù)OPS -源操作數(shù) again:AX=0 x

12、1200;/c言語語句lagain：MOV AX,1200H;AX=1200H目的操作數(shù)源操作數(shù)標號助記符注釋區(qū)有效地址EA和物理地址PA存儲器分段管理 物理地址PA，20位，與CPU的地址線寬度相等、邏輯地址LA，形如1000H:2000H、四個段地址SA，16位，包括CS、DS、ES、SS、有效地址EA，16位，又叫偏移地址的關系：LA=SA:EA，我們運用邏輯地址編寫程序，而計算機訪問存儲器時輸出的是物理地址，即物理地址由邏輯地址構成：PA=SA*10H+EA1 立刻尋址P26立刻尋址方式中，指令操作碼和操作數(shù)都在存儲器代碼段中。匯編格式：nn為立刻操作數(shù)，是用8位或16位二進制補碼表示

13、的有符號數(shù)功能：操作數(shù)存放在存儲器，指令下一單元的內容為立刻操作數(shù)n。圖形表示： 例：ADD AX,100C言語：AX+=100;內存中的代碼立刻數(shù)【例2.3】 【例2.3】MOV AX， 10;C言語 AX=10;執(zhí)行后AX=？該例中源操作數(shù)為立刻尋址方式，立刻數(shù)為10，存放在指令的下一單元。圖形表示：執(zhí)行：10AX執(zhí)行后：AX=000AH 前往本節(jié)內存中的代碼立刻數(shù)102 存放器尋址P27存放器尋址方式的操作數(shù)在指令指明的存放器中。匯編格式：R 其中R表示存放器名。功能：操作數(shù)直接存放在存放器R中。圖形表示： R 指令操作數(shù)ADDAX,BXAX+=BX; /c言語內存中的代碼R操作數(shù)【例2

14、.4】 以下程序執(zhí)行后，AX=？，BX=？ MOV AX,1234H MOV BX,5678H ADD AX,BX該程序中MOV指令為數(shù)據傳送指令操作符，ADD指令為加法指令操作符，三條指令皆為雙操作數(shù)指令。第一、二條指令中AX、BX為目的操作數(shù)，為存放器尋址方式；源操作數(shù)為立刻尋址。第三條指令中，AX為目的操作數(shù)地址，BX為源操作數(shù)地址。源地址和目的地址皆為存放器尋址方式。圖形表示： MOV AX,1234H MOV BX,5678H ADD AX,BX執(zhí)行：1234HAX 5678HBX AX+BXAX執(zhí)行后：AX=68ACH，BX=5678H前往本節(jié) 3 直接尋址P28匯編格式：含有變量

15、的地址表達式。段存放器名：EA 。功能：指令下一字單元的內容是操作數(shù)的偏移地址EA。圖形表示：【例2.5】存放器和存儲器內容為：AX=1212H，BUF為數(shù)據段定義的變量，其偏移地址是2000H，DS=3000H，32000H=45ABH。執(zhí)行指令：MOV AX ,BUF 或 MOV AX,2000H執(zhí)行后：AX=?執(zhí)行：32000HAX執(zhí)行后：AX=45ABH前往本節(jié)內存數(shù)據物理地址4 存放器間接尋址P29存放器間接尋址方式中，存放器的內容為操作數(shù)的偏移地址EA，操作數(shù)在存儲器中。匯編格式：R功能：操作數(shù)存放在存儲器，存放器R存放操作數(shù)的偏移地址EA?？梢宰鳛榇娣牌鏖g接尋址的存放器：基址存放

16、器：BX、BP 和 變址存放器：SI、DI其中：BX、SI、DI默許段為DS BP默許段為SS偏移地址EA計算方法如下：EA=SI；SI作間址存放器。 DI；DI作間址存放器。BX；BX作間址存放器。BP；BP作間址存放器。執(zhí)行指令：MOV AX ，BP 執(zhí)行后：AX=1234HBP=0030HSS=2000H20030H=1234H圖形表示如下： 【例2.6】存放器和存儲器內容分別為：AX=0，BP=0030H，SS=2000H，20030H=1234H前往本節(jié)物理地址內存數(shù)據段地址偏移地址5 存放器相對尋址P30變址尋址方式操作數(shù)的偏移地址EA為存放器的內容加位移量，操作數(shù)在存儲器中。匯編

17、格式：XRX表示位移量，是8位或16位二進制補碼表示的有符號數(shù)功能：操作數(shù)存放在存儲器，存放器R的內容加位移量X為操作數(shù)的偏移地址EA。圖形表示如下：偏移地址EA計算方法如下：EA=SI +X；SI作間址存放器。 DI +X ；DI作間址存放器。BX +X ；BX作間址存放器。BP +X ；BP作間址存放器。 有效地址 =(BX)(BP) 8位(SI) 16位(DI)+位移量執(zhí)行：20036H+AX 20036H執(zhí)行后：AX=0040H，BX=0030H，DS=2000H，20036H=0090H。前往本節(jié)【例2.7】設執(zhí)行前：AX=0040H，BX=0030H，DS=2000H，20036H

18、=0050H 執(zhí)行指令：ADD 6BX，AX6 基址變址尋址P31基址變址尋址方式中，操作數(shù)的偏移地址EA是指令中基址存放器內容、變址存放器內容之和，操作數(shù)在存儲器中。匯編格式： BRIR 或 BR+IR功能：操作數(shù)存放在存儲器，BR的內容加IR的內容是操作數(shù)的偏移地址EA。如：MOV DX,BXSI基址存放器：BX、BP 變址存放器：SI、DI前往本節(jié) 基址變址尋址* 適于數(shù)組、字符串、表格的處置* 必需是一個基址存放器和一個變址存放器的組合 MOV AX, BX BP MOV AX, SI DI 有效地址 =(BX) (SI)(BP) (DI)+7 基址變址相對尋址P32基址變址相對尋址方

19、式中，操作數(shù)的偏移地址EA是指令中基址存放器內容、變址存放器內容、位移量三項之和，操作數(shù)在存儲器中。匯編格式：XBRIR或 XBR+IR功能：操作數(shù)存放在存儲器，BR的內容加IR的內容加位移量X是操作數(shù)的偏移地址EA。圖形表示：操作數(shù)偏移地址EA計算方法如下 有效地址 =(BX) (SI) 8位(BP) (DI) 16位+位移量執(zhí)行：20000H+2000H+1000H+0250H (AX)執(zhí)行后：AX=0050H，BX=2000H， (SI)=1000H, DS=2000H，23250H=0050H。前往本節(jié)【例2.8】設執(zhí)行前：(BX)=2000H,(SI)=1000H,(DS)=2000

20、H，MASK=0250H(23250H)=0050H 執(zhí)行指令：MOV AX,MASKBXSI8 跨段問題P22按前述規(guī)定：假設選用BP作間址基址存放器、變址存放器或基址存放器，那么操作數(shù)在堆棧段，操作數(shù)的物理地址PA由堆棧段存放器SS的內容左移4位與偏移地址EA相加后構成；否那么，操作數(shù)在數(shù)據段，操作數(shù)的物理地址PA由數(shù)據段存放器DS的內容左移4位與偏移EA相加后構成。該規(guī)定為系統(tǒng)默許形狀。當要否認默許形狀，到非商定段尋覓操作數(shù)時，必需用跨段前綴指明操作數(shù)的段存放器名?？缍螁柼嵋簿褪侵付ǘ螁栴}，非默許段時必需指明段。匯編格式：段存放器名：操作數(shù)地址。功能：段存放器名指明操作數(shù)屬哪個段。 【例

21、2.9】跨段前綴例如。 MOVAX，DS：BP MOVCX，SS：SI 該例中，DS：，SS：均為跨段前綴，此時默許形狀無效，操作數(shù)的物理地址PA由段存放器內容左移4位加偏移EA構成。上述2條指令的源操作數(shù)物理地址分別為：PA1 =DS左移4位+BPPA2 =SS左移4位+SI前往本節(jié)2.4.4 外設尋址方式每一個接口包含一組REGISTER：數(shù)據存放器、形狀存放器、控制存放器P33 數(shù)據存放器：存放外設和主機間傳送的數(shù)據 形狀存放器：保管外設或接口的形狀信息 命令存放器：保管CPU發(fā)給外設或接口的控制命令每一個存放器有一個PORT地址，80X86的I/O地址空間可達64KB，端口地址范圍為0

22、000FFFFH 80X86提供兩種調用：BIOS調用basic input/output system)，DOS調用 (disk operating system)I/O口尋址指令 IN、OUT IN AX,12H IN AL,DX OUT 12H,AL OUT DX,AX2.5 匯編言語程序設計過程1 開發(fā)環(huán)境 P224 或實驗指點書P2-20用編輯程序(Edit等)編輯源程序生成文本文件用匯編程序(MASM等)將源程序匯編為目的文件OBJ用銜接程序(LINK)把OBJ文件銜接裝配成可執(zhí)行文件EXE。調試過程，用debug工具對生成的EXE文件調試和測試。2. 開發(fā)過程分析問題設計算法編制

23、程序分析結果修正分析完成前往本章首頁前往本章首頁結 束作業(yè)：P34 習題 7、8、9、11、12其他課后思索，課堂抽查復習第1、2章根底知識 預習第3章 匯編言語格式 練習1 指令指針存放器是 。 IP SP BP PSW2 當執(zhí)行指令ADD AX，BX后，假設AX的內容為2BA0H，設置的奇偶標志位PF1，下面的表達正確的選項是 。 表示結果中含1的個數(shù)為偶數(shù) 表示結果中含1的個數(shù)為奇數(shù) 表示該數(shù)為偶數(shù) 表示結果中低八位含1的個數(shù)為偶數(shù)3 8088 CPU 中通用存放器是_，指針存放器是_，段存放器是_。4 8088CPU具有_條地址線，直接尋址才干可達_。5 在標志存放器中，反映進位標志位是_，方向標志位是_，溢出標志位是_，符號標志位是_，零標志位是_。6 變址存放器SI和DI，它們即可作為通用存放器， 也可以作為_存放器分別存放_數(shù)據串和