《匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第2版）》第一章 基礎(chǔ)知識(shí)

匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第2版）1.1數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算1.28086/8088系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.380X86/Pentium微處理器簡(jiǎn)介1.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言基本概念第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.1數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算1.1.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制與不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1．二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)（1）二進(jìn)制數(shù)第1章基礎(chǔ)知識(shí)

二進(jìn)制數(shù)只有0，1兩個(gè)數(shù)碼，其基數(shù)為2，遵循逢二進(jìn)一的原則，它的第k位權(quán)以2k表示的。

二進(jìn)制數(shù)anan-1…a0a-1a-2…a-m的值是：an×2n＋an-1×2n-1＋…＋a0×20＋a-1×2-1＋a-2×2-2＋…＋a-m×2-m其中ai為0，1兩個(gè)數(shù)碼中的一個(gè)。二進(jìn)制的描述是在其尾部加注字母B，例如：10100101.11B=1×27＋0×26＋1×25＋0×24＋0×23＋1×22

＋0×21＋1×20+1×2-1+1×2-2=128＋32＋4＋1+0.5+0.25=165.75第1章基礎(chǔ)知識(shí)

表1-13位二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)表二進(jìn)制數(shù)000001010011100101110111相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)01234567表1-24位二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)表二進(jìn)制數(shù)00000001001000110100010101100111相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)01234567二進(jìn)制數(shù)10001001101010111100110111101111相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)89101112131415（2）八進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制數(shù)有0，1，2，3，4，5，6，7八個(gè)數(shù)碼，其基數(shù)為8，遵循逢八進(jìn)一的原則，它的第k位權(quán)以8k表示的。八進(jìn)制的描述是在其尾部加注字母O或Q。

八進(jìn)制數(shù)anan-1…a0a-1a-2…a-m的值是：

an×8n＋an-1×8n-1＋…＋a0×80＋a-1×8-1＋a-2×8-2＋…＋a-m×8-m

例如：534.5Q=5×82＋3×81＋4×80＋5×8-1=5×64＋3×8＋4×1＋0.5=348.5第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（3）十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)十六個(gè)數(shù)碼，其中A，B，C，D，E，F(xiàn)表示10到15六個(gè)數(shù)碼，其基數(shù)為16，遵循逢十六進(jìn)一的原則，它的第k位權(quán)以16k表示的。十六進(jìn)制的描述是在其尾部加注字母H。十六進(jìn)制數(shù)anan-1…a0a-1a-2…a-m的值是：an×16n＋an-1×16n-1＋…＋a0×160＋a-1×16-1＋a-2×16-2＋…＋a-m×16-m例如：2AC.CH=2×162＋10×161＋12×160＋4×16-1=2×256＋10×16＋12×1＋12×16-1=684.75第1章基礎(chǔ)知識(shí)

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2．不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（1）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)各位非十進(jìn)制數(shù)碼乘以與其對(duì)應(yīng)的權(quán)之和即為該數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如：1011100.1011B=1×26＋1×24＋1×23＋1×22＋1×2-1＋1×2-3＋1×2-4=92.6875DA031H=10×163＋3×161＋1×160=410091001Q=1×83＋1×80=513（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制數(shù)一般整數(shù)部分采用除基數(shù)取余法，小數(shù)部分采用乘基數(shù)取整法。

除基數(shù)取余法的具體操作是把待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分不斷除以要轉(zhuǎn)換為的非十進(jìn)制基數(shù)，并記下余數(shù)，直到商為0時(shí)為止；

乘基數(shù)取整法的具體操作是把待轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分不斷乘以要轉(zhuǎn)換為的非十進(jìn)制基數(shù)，逐次記下乘積整數(shù)部分的值，直到小數(shù)部分為0為止。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

現(xiàn)以十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)為例進(jìn)行說(shuō)明，十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將“基數(shù)”換成2就成了除2取余法和乘2取整法?！纠?.1】將十進(jìn)制數(shù)N=137.8125D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。

整數(shù)部分137D，按除2取余法有：

137/2=68 （a0=1）

68/2=34 （a1=0）

34/2=17 （a2=0）

17/2=8 （a3=1）

8/2=4 （a4=0）

4/2=2 （a5=0）

2/2=1 （a6=0）

1/2=0 （a7=1）

故137D=10001001B第1章基礎(chǔ)知識(shí)

小數(shù)部分為0.8125D，按乘2取整法有：

0.8125×2=1.625 （a-1=1）

0.625×2=1.25 （a-2=1）

0.25×2=0.5 （a-3=0）

0.5×2=1.0 （a-4=1）

故0.8125D=0.1101B

所以N=137.8125D=10001001.1101B

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)的方法與十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的方法類同。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（3）十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

因?yàn)?6=24，所以一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)中的每一位可以用4位二進(jìn)制數(shù)表示，便可形成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。

【例1.2】將十六進(jìn)制數(shù)CB9A裝換成二進(jìn)制數(shù)。

CB9A

1100101110011010

即CB9AH=1100101110011010B

反之，二進(jìn)制數(shù)只要把它從低位到高位每4位組成一組，再用十六進(jìn)制數(shù)來(lái)表示就可以了。

【例1.3】將二進(jìn)制數(shù)0111010110111111轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)。

0111010110111111

75BF

即：0111010110111111B=75BFH第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.1.2二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)運(yùn)算

1.二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

加法規(guī)則：乘法規(guī)則：

0＋0=00×0=0

0＋1=10×1=0

1＋0=11×0=0

1＋1=10（1為進(jìn)位）1×1=1

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2.十六進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算

（1）十六進(jìn)制加法

十六進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算按照逢十六進(jìn)一的規(guī)則進(jìn)行，即當(dāng)兩個(gè)一位數(shù)之和S小于16時(shí)，與十進(jìn)制數(shù)同樣處理，如兩個(gè)一位數(shù)之和S≥16時(shí)，則應(yīng)該用S-16及進(jìn)位1來(lái)取代S。

【例1.4】十六進(jìn)制的加法

15C3H

＋3D45H

5308H

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（2）十六進(jìn)制數(shù)的減法

十六進(jìn)制數(shù)的減法與十進(jìn)制數(shù)類似，夠減時(shí)可以直接相減，不夠減時(shí)服從向高位借1為16的規(guī)則。

【例1.5】十六進(jìn)制的減法示例

3DA6H

－0FC3H

2DE3H

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.1.3數(shù)據(jù)表示

計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)由多種形式，其中最主要的是數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)。1.數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

數(shù)值數(shù)據(jù)可以用不同的碼制來(lái)表示，常用的有原碼，補(bǔ)碼和反碼表示法。由于作加減運(yùn)算時(shí)補(bǔ)碼表示法的符號(hào)位可以參加運(yùn)算，而且不影響運(yùn)算結(jié)果的正確性，所以多數(shù)機(jī)器的有符號(hào)整數(shù)都采用補(bǔ)碼表示法。這里只介紹補(bǔ)碼表示法。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（1）數(shù)的補(bǔ)碼表示

①補(bǔ)碼表示法中正數(shù)的表示

正數(shù)采用符號(hào)－絕對(duì)值表示，即數(shù)的最高有效位為0表示符號(hào)正，數(shù)的其余部分則表示數(shù)的絕對(duì)值。

例如假設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為8位，則

[＋0]補(bǔ)=00000000B

[＋1]補(bǔ)=00000001B

[＋100]補(bǔ)=01100100B

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

②補(bǔ)碼表示法中負(fù)數(shù)的表示

用補(bǔ)碼表示法來(lái)表示負(fù)數(shù)時(shí)可以采用“求反加1”的方法來(lái)完成：先寫(xiě)出與該負(fù)數(shù)相對(duì)應(yīng)的正數(shù)的補(bǔ)碼表示（用符號(hào)－絕對(duì)值法），然后將其按位求反（即0變?yōu)?，1變?yōu)?），最后在末位（最低位）加1，就可以得到該負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示了。

【例1.6】機(jī)器字長(zhǎng)為8位，寫(xiě)出N=－27的補(bǔ)碼表示。

＋27D可表示為00011011

按位求反為11100100

末位加1后為 11100101

用十六進(jìn)制數(shù)表示為E5H

即： [－27]補(bǔ)=E5H

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

【例1.7】機(jī)器字長(zhǎng)為16位，寫(xiě)出N=－32768的補(bǔ)碼表示。

32768D可表示為 100000000000

0000

按位求反為 011111111111

1111

末位加1后為 100000000000

0000

用十六進(jìn)制數(shù)表示為 8000

即[－32768]補(bǔ)=8000H

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

③

數(shù)的表示范圍有符號(hào)數(shù)的表示范圍一般說(shuō)來(lái)，n位二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的數(shù)的表示范圍是 －2n-1≤N≤2n-1－1無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示范圍 在作無(wú)符號(hào)數(shù)處理時(shí)，我們把最高有效位作為數(shù)值處理。因此，16位無(wú)符號(hào)數(shù)的表示范圍是0≤N≤65535，8位無(wú)符號(hào)數(shù)的表數(shù)范圍是0≤N≤255。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（2）補(bǔ)碼的運(yùn)算

①求補(bǔ)運(yùn)算

[－X]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+1

【例1.8】已知

[+117]補(bǔ)=0075H，求[－117]補(bǔ)。

對(duì)[+117]補(bǔ)作求補(bǔ)運(yùn)算：

[+117]補(bǔ)為0000000001110101

按位求反后得1111111110001010

末位加1后得1111111110001011

此數(shù)正是[＋117]補(bǔ)=0075H。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

②補(bǔ)碼的加、減法運(yùn)算

補(bǔ)碼的加法規(guī)則是：

[X＋Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)

補(bǔ)碼的減法規(guī)則是：

[X－Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)＋[－Y]補(bǔ)

其中的[－Y]補(bǔ)只要對(duì)[Y]補(bǔ)求補(bǔ)就可得到?！纠?.9】機(jī)器字長(zhǎng)假定為8位機(jī)器字長(zhǎng)假定為8位，完成下列補(bǔ)碼加法運(yùn)算。

① 十進(jìn)制 二進(jìn)制

23 00010111

＋36 ＋00100100

59 00111011

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

②

3600100100＋（－23）＋11101001

13（進(jìn)位1）00001101③ 23 00010111 ＋（－36）＋11011100－13 11110011④

－23 11101001＋（－36）＋11011100－59（進(jìn)位1）11000101第1章基礎(chǔ)知識(shí)

【例1.10】機(jī)器字長(zhǎng)假定為8位，完成下列補(bǔ)碼減法運(yùn)算. 十進(jìn)制 補(bǔ)碼 二進(jìn)制①23 00010111 00010111 －36 00100100 ＋11011100 －13 11110011② 36 00100100 00100100 －（－23） 11101001 ＋00010111 59 00111011第1章基礎(chǔ)知識(shí)

③ －23 11101001 11101001 －（＋36） 00100100＋11011100 －59 （進(jìn)位為1）11000101④ －23 11101001 11101001 －（－36） 11011100＋00100100 13 （進(jìn)位為1） 00001101第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2.字符數(shù)據(jù)的表示

計(jì)算機(jī)內(nèi)的常見(jiàn)字符包括：

字母：AB…Zab…z

數(shù)字：0～9

標(biāo)點(diǎn)符號(hào)：！，？；：、等

算術(shù)運(yùn)算符號(hào)：＋－×/

關(guān)系運(yùn)算符號(hào)：><=

專用字符：*$@%#空格等

非打印字符：BEL（響鈴），LF（換行），CR（回車）等

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.1.4定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)

計(jì)算機(jī)中根據(jù)小數(shù)點(diǎn)的位置是否固定，將數(shù)的表示分為定點(diǎn)數(shù)表示和浮點(diǎn)數(shù)表示。

1.定點(diǎn)數(shù)

定點(diǎn)數(shù)是指小數(shù)點(diǎn)位置固定不變的數(shù)。小數(shù)點(diǎn)的位置通常只有兩種約定，小數(shù)點(diǎn)約定在最低數(shù)位右面的稱為定點(diǎn)整數(shù)，可用來(lái)表示一個(gè)純整數(shù)。小數(shù)點(diǎn)約定在符號(hào)位右面，最高數(shù)位左面的數(shù)稱為定點(diǎn)小數(shù)，可用來(lái)表示一個(gè)純小數(shù)。

無(wú)符號(hào)定點(diǎn)整數(shù)，即正整數(shù)，不需要設(shè)符號(hào)位，所有各數(shù)位都用來(lái)表示數(shù)值大小，并約定小數(shù)點(diǎn)在最低數(shù)的右面。

在定點(diǎn)整數(shù)或定點(diǎn)小數(shù)的表示法中，參加運(yùn)算的數(shù)以及運(yùn)算的結(jié)果必須在該定點(diǎn)數(shù)所能表示的數(shù)值范圍之內(nèi)，否則“溢出”。當(dāng)發(fā)生溢出時(shí)，CPU中的狀態(tài)標(biāo)志寄存器中的溢出標(biāo)志OF置1。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2.浮點(diǎn)數(shù)

浮點(diǎn)表示法，其小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際位置隨指數(shù)（階）的大小而浮動(dòng)。浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成：階碼E和尾數(shù)M。浮點(diǎn)數(shù)表示的數(shù)值為M×RE。若尾數(shù)M為m位，階碼E為e位，則典型的浮點(diǎn)數(shù)格式如圖1-1所示。MSESEe-2

……E0Mm-2

……M0

數(shù)符階符階碼E尾數(shù)M

圖1-1浮點(diǎn)數(shù)格式第1章基礎(chǔ)知識(shí)

圖中，E是階碼，即指數(shù)，為帶符號(hào)定點(diǎn)整數(shù)，可用補(bǔ)碼表示。Es階符，表示階的正負(fù)。階為正，小數(shù)點(diǎn)實(shí)際位置向右浮支，階為負(fù)，小數(shù)點(diǎn)實(shí)際位置向左浮動(dòng)。

M是尾數(shù)，是帶符號(hào)的定點(diǎn)小數(shù)，常用補(bǔ)碼表示。Ms是尾數(shù)的符號(hào)位，安排在最高位，表示該浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)。

小數(shù)點(diǎn)的位置約定在階碼最低位的右面，尾數(shù)最高數(shù)值位的左面，如圖1-1所示。

R是階碼的底，也就是尾數(shù)M的基（Radix）。一般基為2，它是隱含約定的。

浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍主要由階碼的位數(shù)決定。精度則主要由尾數(shù)的位數(shù)決定。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

8086微處理器是美國(guó)Intel公司1987年推出的一種高性能的16位微處理器。它采用硅柵HMOS工藝制造，在1.45cm2單個(gè)硅片上集成了29000個(gè)晶體管。8086的內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)模較小，采用40引腳的雙列直插式封裝。8086的一個(gè)突出特點(diǎn)是多重處理能力，用8086CPU與8087協(xié)處理器以及8089I/O處理器組成的多處理器系統(tǒng)，可大大提高其數(shù)據(jù)處理和輸入/輸出能力。與8086配套的各種外圍接口芯片非常豐富，方便用戶開(kāi)發(fā)各種系統(tǒng)。

1.28086/8088系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.2.18086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。按功能可分為兩大部分：總線接口單元BIU（BusInterfaceUnit）和執(zhí)行單元EU（ExecutionUnit）。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1．總線接口單元BIU

總線接口單元BIU是8086CPU同存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備之間的接口部件，負(fù)責(zé)對(duì)全部引腳的操作，即8086所有對(duì)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備的操作都是由BIU完成的。其具體任務(wù)是：負(fù)責(zé)從內(nèi)存單元中預(yù)取指令，并將它們送到指令隊(duì)列緩沖器暫存。CPU執(zhí)行指令時(shí)，總線接口單元要配合執(zhí)行單元，從指定的內(nèi)存單元或者I/O端口中取數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行單元，或者把執(zhí)行單元的處理結(jié)果傳送到指定的內(nèi)存單元或I/O端口中。

總線接口單元BIU由20位地址加法器、四個(gè)段寄存器、16位指令指針I(yè)P、指令隊(duì)列緩沖器和總線控制邏輯電路等組成。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（1）地址加法器和段寄存器

8086CPU的20條地址線，可直接尋址1MB存儲(chǔ)器物理空間。但CPU內(nèi)部寄存器均為16位的寄存器。那么，16位的寄存器如何實(shí)現(xiàn)20位地址尋址呢？它是由專門(mén)地址加法器將有關(guān)段寄存器內(nèi)容（段的起始地址）左移四位后，與16位偏移地址相加，形成了一個(gè)20位的物理地址，以對(duì)存儲(chǔ)單元尋址。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

比如在取指令時(shí)，由16位指令指針（IP）提供一個(gè)有效地址（邏輯地址或偏移地址），在地址加法器中與代碼段寄存器（CS）左移四位后的內(nèi)容相加，形成實(shí)際的20位物理地址，送到總線上實(shí)現(xiàn)取指令的尋址。圖1-3表示出了這一物理地址的形成過(guò)程。例如：假定代碼段寄存器（CS）=2000H，指令碼單元的偏移地址（IP）=1000H，則此指令的物理地址為21000H。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（2）16位指令指針I(yè)P（InstructionPointer）

指令指針I(yè)P用來(lái)存放下一條待執(zhí)行指令在代碼段中的偏移地址。它只有和CS相結(jié)合，才能形成指向指令存放單元的物理地址。在程序運(yùn)行中，IP的內(nèi)容由BIU自動(dòng)修改，使它總是指向下一條要取的指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址。用戶不能直接訪問(wèn)IP，但可以通過(guò)某些指令修改它的內(nèi)容。例如：轉(zhuǎn)移指令可將轉(zhuǎn)移目標(biāo)的偏移地址送入IP來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（3）指令隊(duì)列緩沖器

當(dāng)EU正在執(zhí)行指令中，且不需占用總線時(shí)，BIU會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行預(yù)取指令操作，將所取得的指令按先后次序存入一個(gè)六字節(jié)的指令隊(duì)列寄存器，該隊(duì)列寄存器按“先進(jìn)先出”的方式工作。并按順序取到EU中執(zhí)行。（4）總線控制邏輯電路

總線控制邏輯電路將8086CPU的內(nèi)部總線和外部總線相連，是8086CPU與內(nèi)存單元或I/O端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的必經(jīng)之路。它包括16條數(shù)據(jù)總線、20條地址總線和若干條控制總線，CPU通過(guò)這些總線與外部取得聯(lián)系，從而構(gòu)成各種規(guī)模的8086微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2．執(zhí)行單元EU

執(zhí)行單元中包含一個(gè)16位的運(yùn)算器ALU，八個(gè)16位的寄存器，一個(gè)16位標(biāo)志寄存器FLAGS，一個(gè)數(shù)據(jù)暫存寄存器和執(zhí)行單元的控制電路，也就是說(shuō)它已經(jīng)包含了微處理機(jī)的三個(gè)基本部件。這個(gè)單元進(jìn)行所有指令的解釋和執(zhí)行，同時(shí)管理上述有關(guān)的寄存器。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（1）算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）

它是一個(gè)16位的運(yùn)算器，可用于8/16位二進(jìn)制算術(shù)和邏輯運(yùn)算，也可按指令的尋址方式計(jì)算尋址存儲(chǔ)器所需的16位偏移量。

（2）標(biāo)志寄存器（FLAGS）

它是一個(gè)16位的運(yùn)算器，用來(lái)反映CPU運(yùn)算的狀態(tài)特征和存放某些控制標(biāo)志。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

（3）數(shù)據(jù)暫存寄存器

它協(xié)助ALU完成運(yùn)算，暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。

（4）通用寄存器組

它包括4個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX和4個(gè)16位指針與變址寄存器SP、BP與SI、DI。

（5）EU控制電路

它負(fù)責(zé)從BIU的指令隊(duì)列緩沖器中取指令，并對(duì)指令譯碼，根據(jù)指令要求向EU內(nèi)部各部件發(fā)出控制命令，以完成各條指令規(guī)定的功能。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.2.28086CPU寄存器組織

8086微處理器內(nèi)部共有14個(gè)16位寄存器，包括：通用寄存器、地址指針和變址寄存器、段寄存器、指令指針和標(biāo)志寄存器。1．通用寄存器

通用寄存器又稱為數(shù)據(jù)寄存器，既可作為16位數(shù)據(jù)寄存器使用，也可作為兩個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器使用。當(dāng)用作16位時(shí)，稱為AX、BX、CX、DX。當(dāng)用作8位時(shí)，AH、BH、CH、DH存放高字節(jié)，AL、BL、CL、DL存放低字節(jié)，并且可獨(dú)立尋址，這樣，4個(gè)16位寄存器就可當(dāng)作8個(gè)8位寄存器來(lái)使用。

出于各自特殊的使用場(chǎng)合CX又叫計(jì)數(shù)寄存器，AX又叫累加器，BX叫基址寄存器，而DX叫作數(shù)據(jù)寄存器。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2．段寄存器

段寄存器共有四個(gè)。代碼段寄存器CS表示當(dāng)前使用的指令代碼可以從該段寄存器指定的存儲(chǔ)器段中取得，相應(yīng)的偏移值則由IP提供。堆棧段寄存器SS指定當(dāng)前堆棧的底部地址。數(shù)據(jù)段寄存器DS指示當(dāng)前程序使用的數(shù)據(jù)所存區(qū)段的最低地址。而附加段寄存器ES則指出當(dāng)前程序使用附加段地址的位置，該段一般用來(lái)存放原始數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

3．地址指針和變址寄址器

這4個(gè)寄存器均是16位寄存器。堆棧指針SP用以指出在堆棧段中當(dāng)前棧頂?shù)牡刂?，入棧（PUSH）和出棧（POP）指令是由SP給出棧頂?shù)钠频刂贰；分羔楤P指出要處理的數(shù)據(jù)在堆棧段中的基地址，故稱為基址指針寄存器。這里要注意兩點(diǎn)：一是BP并非確切的偏移量，它只是全部偏移量中的一個(gè)基本值；二是BP所指的物理地址必須用堆棧寄存器SS來(lái)計(jì)算。變址寄存器SI和DI用來(lái)存放當(dāng)前數(shù)據(jù)段中某個(gè)單元的偏移量。在字符串處理中，被處理的數(shù)據(jù)稱為源操作數(shù)據(jù)，它們存放在源變址寄存器SI給出的偏移地址上。而處理后的字符串則放在由目的變址寄存器DI給出的偏移地址上。這時(shí)SI和DI不能倒過(guò)來(lái)用。順便指出，BX作基地址用時(shí)也可以指定數(shù)據(jù)段的偏移基本量。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

4．指令指針

正常運(yùn)行時(shí)，IP中存放的是BIU要取的下一條指令的偏移地址。它具有自動(dòng)加1功能，每當(dāng)執(zhí)行一次取指操作，它將自動(dòng)加1，使它指向要取的下一內(nèi)存單元。每取一個(gè)字節(jié)后IP內(nèi)容加1，若取一個(gè)字后IP內(nèi)容加2。某些指令可使IP值改變，某些指令還可使IP值壓入堆棧，或從堆棧中彈出。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

5．標(biāo)志寄存器

標(biāo)志寄存器FLAGS是一個(gè)16位的寄存器，8086共使用了9個(gè)有效位，標(biāo)志寄存器格式如圖1-5所示。其中的6位是狀態(tài)標(biāo)志位，3位為控制標(biāo)志位。狀態(tài)標(biāo)志位是當(dāng)一些指令執(zhí)行后，所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的一些特征的表征。而控制標(biāo)志位則是可以由程序?qū)懭?，以達(dá)到控制處理機(jī)狀態(tài)或程序執(zhí)行方式的表征。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

圖1-5標(biāo)志寄存器格式

D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0

PFOF DFIFTFSFZFCF AFCF（CarryFlag）進(jìn)位標(biāo)志位：當(dāng)執(zhí)行一個(gè)加法（或減法）運(yùn)算使最高位產(chǎn)生進(jìn)位（或借位）時(shí)，CF為1；否則為0。PF（PrityFlag）奇偶標(biāo)志位：該標(biāo)志位反映運(yùn)算結(jié)果中1的個(gè)數(shù)是偶數(shù)個(gè)還是奇數(shù)個(gè)。當(dāng)指令執(zhí)行結(jié)果的低8位中含有偶數(shù)個(gè)1時(shí)，PF為1；否則為0。AF（AuxiliarycarryFlag）輔助進(jìn)位標(biāo)志位：當(dāng)執(zhí)行一個(gè)加法（或減法）運(yùn)算使結(jié)果的低4位向高4位有進(jìn)位（或借位）時(shí)，AF為1；否則為0。ZF（ZeroFlag）零標(biāo)志位：若當(dāng)前的運(yùn)算結(jié)果為零，ZF為1；否則為0。SF（SignFlag）符號(hào)標(biāo)志位：它和運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。OF（OverflowFlag）溢出標(biāo)志位：當(dāng)補(bǔ)碼運(yùn)算有溢出時(shí)，OF為1；否則為0。DF（DirectionFlag）方向標(biāo)志位：用以指定字符串處理時(shí)的方向，當(dāng)該位置“1”時(shí)，字符串以遞減順序處理，即地址以從高到低順序遞減。反之，則以遞增順序處理。IF（InterruptenableFlag）中斷允許標(biāo)志位：用來(lái)控制8086是否允許接收外部中斷請(qǐng)求。若IF=1，8086能響應(yīng)外部中斷，反之則不響應(yīng)外部中斷。注意：IF的狀態(tài)不影響非屏蔽中斷請(qǐng)求（NMI）和CPU內(nèi)部中斷請(qǐng)求。TF（TrapFlag）跟蹤標(biāo)志位：是為調(diào)試程序而設(shè)定的陷阱控制位。當(dāng)該位置“1”時(shí)，8086CPU處于單步狀態(tài)，此時(shí)CPU每執(zhí)行完一條指令就自動(dòng)產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷。當(dāng)該位復(fù)位后，CPU恢復(fù)正常工作。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.2.38086CPU管腳功能

8086CPU具有40條引腳，采用雙列直插式封裝形式。8086CPU可在兩種模式下工作（最小模式和最大模式）。

所謂最小模式，是指系統(tǒng)中只有一個(gè)8086CPU，在這種系統(tǒng)中，8086CPU直接產(chǎn)生所有的總線控制信號(hào)，系統(tǒng)所需的外加其他總線控制邏輯部件最少。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

所謂最大模式，是指系統(tǒng)中常含有兩個(gè)或多個(gè)微處理器，其中一個(gè)為主處理器8086CPU，其他的處理器稱為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。在最大模式工作時(shí)，控制信號(hào)是通過(guò)8288總線控制器提供的。因此，在不同方式下工作時(shí)，部分引腳（第24~31引腳）會(huì)具有不同的功能。返回本章首頁(yè)返回上一節(jié)第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.380X86/Pentium微處理器簡(jiǎn)介

隨著微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和應(yīng)用技術(shù)的深入，Intel公司也不斷推出新產(chǎn)品，從80286、80386、80486（統(tǒng)稱為80X86）到Pentium處理器，直至現(xiàn)在的64位微處理器Itanium（安騰）。這些CPU除了Itanium與8086/8088的指令系統(tǒng)不兼容外，其它的處理器均是向下兼容的。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹80X86/Pentium處理器的特點(diǎn)。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.180286微處理器

1982年，Intel公司推出80286微處理器，80286的內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線都是16位，但與8086/8088相比，其速度更快，具有處理多任務(wù)的功能，因?yàn)榈刂肪€增加到24條，尋址范圍大幅擴(kuò)展，實(shí)模式下達(dá)到16MB，內(nèi)存虛擬地址空間達(dá)1GB。與8086一樣，80286也有8個(gè)16位的通用寄存器和4個(gè)段寄存器、一個(gè)指令指針I(yè)P，含義與8086寄存器一樣。但80286CPU增加了一個(gè)機(jī)器狀態(tài)字寄存器MSW，和在標(biāo)志寄存器Flags中增加了兩個(gè)標(biāo)志。這些新增的命令只能在保護(hù)模式下使用。80286的時(shí)鐘頻率也提高到20MHZ，比8086高4倍。由于新增加內(nèi)容在程序設(shè)計(jì)中使用不多，故不再贅述。80286增加了存儲(chǔ)器管理和虛地址保護(hù)機(jī)構(gòu)，對(duì)存儲(chǔ)器采用分段管理，每段最大64KB，并支持虛擬存儲(chǔ)器，80286有兩種基本工作方式：實(shí)地址方式和虛地址保護(hù)方式。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.280386微處理器

1985年10月，Intel公司推出80386微處理器，80386集成了32萬(wàn)個(gè)晶體管，共有132只引腳。其內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線都是32位（80386SXCPU外部數(shù)據(jù)線為16位），地址線32條，實(shí)際尋址范圍為4GB，虛擬存儲(chǔ)空間達(dá)64TB。80386存儲(chǔ)管理部件可進(jìn)行段頁(yè)式存儲(chǔ)管理，支持虛擬存儲(chǔ)器。1986年后Intel推出了多種型號(hào)的80386：80386SX，外部數(shù)據(jù)總線只有16位；80386DX，標(biāo)準(zhǔn)80386；80386SL，低功耗、節(jié)能芯片；80386DL，低功耗、節(jié)能型的80386DX；80386EX，基于80386SX，但地址總線是26位，且低功耗、節(jié)能型。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1．80386的基本結(jié)構(gòu)80386由中央處理部件CPU、存儲(chǔ)管理部件MMU和總線接口部件BIU組成。中央處理部件由指令部件和執(zhí)行部件組成，包括預(yù)取、譯碼、執(zhí)行三個(gè)部件。MMU分為分段部件和分頁(yè)部件。分段部件對(duì)邏輯地址空間進(jìn)行管理，分頁(yè)部件對(duì)物理地址空間進(jìn)行管理。BIU負(fù)責(zé)與存儲(chǔ)器、I/O端口傳送數(shù)據(jù)。80386的預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、分段、分頁(yè)、總線接口這6個(gè)部件可以并行操作，從而加快指令執(zhí)行速度。圖1-7是80386內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

圖1-780386CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2．80386的寄存器組織80386共有7類32個(gè)寄存器，分別是通用寄存器、指令指針和標(biāo)志寄存器、段寄存器、系統(tǒng)地址寄存器、控制寄存器、調(diào)試寄存器和測(cè)試寄存器。如圖1-8所示.第1章基礎(chǔ)知識(shí)

圖1-832位寄存器示意圖1.3.380486微處理器

1989年，Intel公司推出80486微處理器。80486集成120萬(wàn)晶體管，共有168只引腳。內(nèi)部、外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址線32條，尋址范圍同80386。最高工作頻率133MHz。內(nèi)含高速緩存8KBCACHE和80387數(shù)值協(xié)處理器（80486SXCPU不含數(shù)值協(xié)處理器），帶有浮點(diǎn)運(yùn)算功能。指令執(zhí)行單元采用RISC技術(shù)和流水線技術(shù)，大部分基本指令執(zhí)行時(shí)間為1個(gè)時(shí)鐘周期。80486CPU在寄存器與內(nèi)存管理方面同80386基本相同。80486與80386一樣有三種工作方式，并提供4級(jí)保護(hù)機(jī)制。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.4Pentium系列微處理器第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.3.5Itanium（安騰）系列微處理器2001年，Intel與HP攜手推出一款基于IA-64平臺(tái)的服務(wù)器產(chǎn)品——安騰（Itanium）微處理器Merced。Merced處理器時(shí)鐘主頻分別為733MHz和800MHz，可選2MB或4MBoff-die三級(jí)緩存，它是英特爾第一款64位產(chǎn)品，具有64位尋址能力和64位寄存器，所以我們稱為64位CPU。由于具有64位尋址能力，它能夠使用1百萬(wàn)TB的地址空間，足以運(yùn)算企業(yè)級(jí)或超大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)；64位寄存器可以使CPU浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)到非常高的精度。其實(shí)IA-64處理器還具有顯性并行性、分支預(yù)測(cè)等特性，這些技術(shù)都是為頂級(jí)、企業(yè)級(jí)服務(wù)器及工作站而設(shè)計(jì)的，指令級(jí)并行性可促進(jìn)最優(yōu)化的軟件指令結(jié)構(gòu)，從而使處理器能夠在相同時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的指令。第1章基礎(chǔ)知識(shí)

Intel于2002年7月發(fā)布安騰2微處理器McKinley，它是第一代安騰處理器的升級(jí)版本，時(shí)鐘主頻分別為900MHz和1GHz，緩存容量分別為1.5MB和3MB。2003年6月30日發(fā)布McKinley的改進(jìn)版Madison。2006年7月18日發(fā)布首款雙核安騰處理器Montecito，它集成了17.2億個(gè)晶體管和其它服務(wù)器相關(guān)技術(shù)，包括虛擬化支持，耗電量只有100瓦。安騰2可以支持Windows、Linux、UNIX、BSD和VMS等多種操作系統(tǒng)。目前全球100家最大型的企業(yè)中，有76家運(yùn)行在安騰2的系統(tǒng)上；10大汽車制造商中，有9家采用安騰2微處理器；10大銀行中，有8家采用安騰微處理器。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言基本概念

機(jī)器指令是指揮計(jì)算機(jī)完成某一基本操作的命令，由硬件電路設(shè)計(jì)決定的，因而也叫做硬指令。機(jī)器指令是由一組能為計(jì)算機(jī)所接受的0和1組成的二進(jìn)制代碼。機(jī)器指令由操作碼和地址碼組成，規(guī)定了要求計(jì)算機(jī)完成的操作及其操作的對(duì)象（數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)單元地址）；1.4.1機(jī)器語(yǔ)言1．機(jī)器指令第1章基礎(chǔ)知識(shí)

2．指令系統(tǒng)

每臺(tái)計(jì)算機(jī)所具有的特有的、全部指令的集合構(gòu)成該CPU的指令系統(tǒng)。不同的CPU具有不同的指令系統(tǒng)。

3．機(jī)器語(yǔ)言程序

機(jī)器指令的集合構(gòu)成了機(jī)器語(yǔ)言，用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序就是機(jī)器語(yǔ)言程序。

計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的語(yǔ)言只有機(jī)器語(yǔ)言，但機(jī)器語(yǔ)言非常難于記憶和識(shí)別。

通常人們編程時(shí)，不采用機(jī)器語(yǔ)言，而采用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。

第1章基礎(chǔ)知識(shí)

1．匯編指令

匯編指令是用助記符號(hào)表示的機(jī)器指令，它與機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。

2．匯編程序

計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別匯編指令，要讓機(jī)器接受匯編指令還需要有一個(gè)將匯編指令翻譯為機(jī)器指令的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程稱為匯編。匯編程序就是把匯編語(yǔ)言源程序翻譯成