匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第3版）微課版 課件 第2章 計(jì)算機(jī)基本原理

第2章計(jì)算機(jī)基本原理2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2.2存儲(chǔ)器2.3中央處理器（CPU）中的寄存器2.4外部設(shè)備和接口2.532位80x86CPU的工作模式2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)的基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制。馮諾依曼原理的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)2.2存儲(chǔ)器

2.2.116位結(jié)構(gòu)的CPU2.2.2存儲(chǔ)器2.2.3存儲(chǔ)器分段2.2.4邏輯地址2.2.5CPU對(duì)內(nèi)存的讀寫操作2-1 8086CPU結(jié)構(gòu)2.2.116位結(jié)構(gòu)的CPU8086是16位結(jié)構(gòu)的CPU。16位結(jié)構(gòu)的CPU具有以下幾方面的結(jié)構(gòu)特征：（1）數(shù)據(jù)總線為16位；（2）運(yùn)算器一次最多可以處理16位的數(shù)據(jù)；（3）寄存器的最大寬度為16位；（4）寄存器和運(yùn)算器之間的通路為16位。2.2.2存儲(chǔ)器1.基本存儲(chǔ)單元計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的最小單位是一個(gè)二進(jìn)制位（bit）8位二進(jìn)制位組成一個(gè)字節(jié)(Byte)2個(gè)字節(jié)（16位）組成一個(gè)字(Word)2個(gè)字（32位）稱為雙字。80x86微機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器以字節(jié)為基本存儲(chǔ)單位，或叫基本存儲(chǔ)單元2.2.2存儲(chǔ)器2.內(nèi)存中字的存儲(chǔ)字與字節(jié)的對(duì)應(yīng)關(guān)系從31200H單元開始存放的字?jǐn)?shù)據(jù)為A28FH，從31202H單元開始存放的字?jǐn)?shù)據(jù)為1234H，分別記為：（31200H）字=A28FH（31202H）字=1234H2.2.3存儲(chǔ)器分段1.分段的概念內(nèi)存并沒(méi)有分段，分段只是CPU管理內(nèi)存的方式。圖2-4分段示意圖2.2.3存儲(chǔ)器分段2.段的類型代碼段—用于存放指令，代碼段段基址存放在段寄存器CS數(shù)據(jù)段—用于存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)段段基址段地址存放在段寄存器DS附加段—用于輔助存放數(shù)據(jù)，附加段段基址存放在段寄存器ES堆棧段—是重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可用來(lái)保存數(shù)據(jù)、地址和系統(tǒng)參數(shù)，堆棧段段基址存放在段寄存器SS2.2.4邏輯地址邏輯地址是用戶編程時(shí)使用的地址，分為段地址和偏移地址兩部分。段地址：偏移地址2.2.4邏輯地址

可以寫下3位數(shù)據(jù)的紙條可以寫下4位數(shù)據(jù)的紙條如何描述從宿舍到教室的距離？2.2.4邏輯地址例題2-1段基址為1896H，偏移地址為1655H。其物理地址為多少？18960H+1655H=19FB5H給定段地址為0001H，僅通過(guò)變化偏移地址尋址，CPU的尋址范圍從

[填空1]

到

[填空2]

要求：填空1和填空2需要用完整的五位十六進(jìn)制來(lái)表示，末尾還要加上十六進(jìn)制數(shù)的標(biāo)志H.作答填空題50分已知8086系統(tǒng)某存儲(chǔ)單元物理地址為:52506H，段基址的最大值是

[填空1]

，最小值是

[填空2]

。要求：填空1和填空2需要用完整的4位十六進(jìn)制來(lái)表示，末尾還要加上十六進(jìn)制數(shù)的標(biāo)志H.作答填空題50分2.2.5CPU對(duì)內(nèi)存的讀寫操作

CPU要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（芯片）進(jìn)行下面3類的信息交互。（1）存儲(chǔ)單元的地址（地址信息）（2）器件的選擇，讀或?qū)懨睿刂菩畔ⅲ?）讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）2.2.5CPU對(duì)內(nèi)存的讀寫操作CPU從地址為3的內(nèi)存單元中讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程（1）CPU通過(guò)地址線將要進(jìn)行操作的內(nèi)存單元地址“3”發(fā)出；（2）CPU通過(guò)控制線發(fā)出內(nèi)存讀命令，選中存儲(chǔ)器芯片，并通知它，將要從中讀取數(shù)據(jù)（3）存儲(chǔ)器將內(nèi)存單元地址為“3”中的數(shù)據(jù)“32H”通過(guò)數(shù)據(jù)線送入CPU

2.2.5CPU對(duì)內(nèi)存的讀寫操作寫操作與讀操作的步驟相似，如向地址為“3”的單元寫入數(shù)據(jù)“FFH”。（1）CPU通過(guò)地址線將要進(jìn)行操作的內(nèi)存單元地址“3”發(fā)出；（2）CPU通過(guò)控制線發(fā)出內(nèi)存寫命令，選中存儲(chǔ)器芯片，并通知它，要向其中寫入數(shù)據(jù)。（3）CPU通過(guò)數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)“FFH”送入內(nèi)存的地址為“3”的單元中。2.2.5CPU對(duì)內(nèi)存的讀寫操作要讓一個(gè)計(jì)算機(jī)或微處理器工作，應(yīng)向它輸入能夠驅(qū)動(dòng)它進(jìn)行工作的電平信息（即機(jī)器碼）。

對(duì)于8086CPU，下面的機(jī)器碼，能夠完成從內(nèi)存地址為“3”的單元讀數(shù)據(jù)。機(jī)器碼：101000010000001100000000含義：從內(nèi)存地址為“3”的單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AX機(jī)器碼是01串，難以記憶和書寫，用匯編指令來(lái)表示，情況如下。對(duì)應(yīng)的匯編指令：MovAX,[3]含義：從內(nèi)存地址為“3”的單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AX2.3中央處理器（CPU）中的寄存器2.3.1寄存器介紹2.3.2CS和IP2.3.3堆棧2.3.1寄存器介紹1.通用數(shù)據(jù)寄存器8086CPU的所有寄存器都是16位的，可以存放兩個(gè)字節(jié)。AX、BX、CX、DX這4個(gè)寄存器通常用來(lái)存放一般性的數(shù)據(jù)，有時(shí)候也可以存放地址，被稱為通用數(shù)據(jù)寄存器。①AX：累加器，運(yùn)算時(shí)較多使用這個(gè)寄存器，有些指令規(guī)定必須使用它。

②BX：基址寄存器，除了存放數(shù)據(jù)，它經(jīng)常用來(lái)存放一段內(nèi)存的起始偏移地址。

③CX：計(jì)數(shù)寄存器，除了存放數(shù)據(jù)，它經(jīng)常用來(lái)存放重復(fù)操作的次數(shù)。

④DX：數(shù)據(jù)寄存器，除了存放數(shù)據(jù)，它有時(shí)存放32位數(shù)據(jù)的高16位。2.3.1寄存器介紹2.地址寄存器16位的8086處理器有4個(gè)16位的通用地址寄存器。它們的主要作用是存放數(shù)據(jù)的所在偏移地址，也可以存放數(shù)據(jù)。這4個(gè)寄存器不能再拆分使用。

①SP：堆棧指針，這是一個(gè)專用的寄存器，存放堆棧棧頂?shù)钠频刂贰?/p>

②BP：基址指針，可以用來(lái)存放內(nèi)存中數(shù)據(jù)的偏移地址。

③SI：源變址寄存器，它經(jīng)常用來(lái)存放內(nèi)存中源數(shù)據(jù)區(qū)的偏移地址，所謂變址寄存器，是指在某些指令作用下它可以自動(dòng)地遞增或遞減其中的值。

④DI：目的變址寄存器，它經(jīng)常用來(lái)存放內(nèi)存中目的數(shù)據(jù)區(qū)的偏移地址，并在某些指令作用下可以自動(dòng)地遞增或遞減其中的值。2.3.1寄存器介紹3.段寄存器16位80x86處理器有4個(gè)16位的段寄存器，分別命名為CS，SS，DS，ES。它們用來(lái)存放4個(gè)段的段基址。

①CS：代碼段寄存器，用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序段的段基址。

②SS：堆棧段寄存器，用來(lái)存放堆棧段的段基址。

③DS：數(shù)據(jù)段寄存器，用來(lái)存放數(shù)據(jù)段段基址。

④ES：附加段寄存器，用來(lái)存放另一個(gè)數(shù)據(jù)段的段基址。

2.3.1寄存器介紹4.指令指針寄存器IP：指令指針寄存器，存放即將執(zhí)行指令的偏移地址。5.指令指針寄存器FLAGS：存放CPU的兩類標(biāo)志。

狀態(tài)標(biāo)志：反映處理器當(dāng)前的狀態(tài)，如有無(wú)溢出，有無(wú)進(jìn)位等。

狀態(tài)標(biāo)志有6個(gè)：CF、PF、AF、ZF、SF和OF

控制標(biāo)志：用來(lái)控制處理器的工作方式，如是否響應(yīng)可屏蔽中斷等

控制標(biāo)志有3個(gè)：TF、IF和DF二、寄存器結(jié)構(gòu)16位標(biāo)志寄存器PSW只用了其中的9位作標(biāo)志位，即6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位，3個(gè)控制標(biāo)志位。2.3.2CS和IP8086CPU的工作過(guò)程可以簡(jiǎn)要描述如下。（1）從CS:IP指向的內(nèi)存單元讀取指令，讀取的指令進(jìn)入指令緩沖器；（2）IP=IP+所讀取指令的長(zhǎng)度，從而指向下一條指令；（3）執(zhí)行指令，轉(zhuǎn)到步驟（1），重復(fù)這個(gè)過(guò)程。CS和IP的內(nèi)容提供了CPU要執(zhí)行指令的地址。IA-3232位通用寄存器IA-32為IntelArchitecture32-bit簡(jiǎn)稱，即英特爾32位體系架構(gòu)，從1985年面世的80386直到Pentium4，都是使用IA-32體系結(jié)構(gòu)的處理器。2.3.3堆棧堆棧區(qū)就是這樣一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)，它的末單元稱為棧底，數(shù)據(jù)先從棧底開始存放，最后存入的數(shù)據(jù)所在單元稱為棧頂。當(dāng)堆棧區(qū)為空時(shí)，棧頂和棧底是重合的。數(shù)據(jù)在堆棧區(qū)存放時(shí)，必須以字存入，每次存入一個(gè)字，后存入的數(shù)據(jù)依次放入棧的低地址單元中。棧指針SP每次減2，由棧指針SP指出當(dāng)前棧頂?shù)奈恢?，?shù)據(jù)存取時(shí)采用后進(jìn)先出的方式棧底進(jìn)棧地址A遞減B遞增？2.4外部設(shè)備和接口外部設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不可缺少的重要組成部