匯編語言：基本概念

1 機(jī)器語言和匯編語言

1.1 機(jī)器語言

機(jī)器指令展開來講就是一臺(tái)機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。電子計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令是一列二進(jìn)制數(shù)字。計(jì)算機(jī)將之轉(zhuǎn)變?yōu)橐涣懈叩碗娖?，以使?jì)算機(jī)的電子器件受到驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行運(yùn)算。早期的程序設(shè)計(jì)均使用機(jī)器語言。程序員們將用0、1 數(shù)字編成的程序代碼打在紙帶或卡片上，1打孔，0 不打孔，再將程序通過紙帶機(jī)或卡片機(jī)輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算。

機(jī)器語言難于辨別和記憶， 給整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了障礙。于是匯編語言產(chǎn)生了。

1.2 匯編語言

匯編語言的主體是匯編指令。匯編指令和機(jī)器指令的差別在于指令的表示方法上。匯 編指令是機(jī)器指令便于記憶的書寫格式

例如：機(jī)器指令1000100111011000表示把寄存器BX的內(nèi)容送到AX 中。匯編指令則寫成mov ax,bx。這樣的寫法與人類語言接近，便于閱讀和記憶。

「編譯器」 是能夠?qū)R編指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的翻譯程序，程序員用匯編語言寫出源程序，再用匯編編譯器將其編譯為機(jī)器碼，由計(jì)算機(jī)最終執(zhí)行。

2 CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫

2.1 概述

CPU要從內(nèi)存中讀數(shù)據(jù)，首先要指定 「存儲(chǔ)單元的地址」 。另外還要指明它要對(duì) 「哪一個(gè)器件」 進(jìn)行操作，進(jìn)行 「哪種操作」 ，是從中讀出數(shù)據(jù)，還是向里面寫入數(shù)據(jù)。

即CPU要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（標(biāo)準(zhǔn)的說法是芯片）進(jìn)行下面3類信息的交互。

• 存儲(chǔ)單元的地址（地址信息）；
• 器件的選擇，讀或?qū)懙拿睿刂菩畔ⅲ?
• 讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）。

在計(jì)算機(jī)中專門有為CPU和其他部件之間提供信息（地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)信息）的傳輸通道，通常稱為總線?？偩€從物理上來講，就是一根根導(dǎo)線的集合。根據(jù)傳送信息的不同，總線從邏輯上又分為3類，地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線。8086CPU有20條地址總線、16條控制總線和16條數(shù)據(jù)總線。

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(機(jī)器碼)。例如：傳送3 號(hào)單元的內(nèi)容入AX

• 機(jī)器碼：10100001 00000011 00000000
• 對(duì)應(yīng)的匯編指令：MOV AX,[3]

2.2 地址總線

「地址總線（AB）」 用來傳遞地址信息。因地址總是從CPU送出去的，所以地址總線通常是單向的。假設(shè)，一個(gè)CPU有10根地址總線，如圖所示，它發(fā)出地址信息11時(shí)10根地址線上傳送的高低電平信號(hào)的二進(jìn)制信息就為11對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)00 0000 1011。

一 個(gè) CPU有 N 根地址線，則可以說這個(gè)CPU的地址總線的寬度為N這樣的CPU最多可以尋找次方個(gè)內(nèi)存單元。8086CPU的20根地址線（A19A16，A15A0）可以全部用來給外部存儲(chǔ)器提供地址，所以8086可尋址的外部存儲(chǔ)器地址空間達(dá)字節(jié)即1MB。

2.3 數(shù)據(jù)總線

「數(shù)據(jù)總線（DB）」 用來傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，即數(shù)據(jù)既可以從CPU送到其他部件，也可以從其他部件送到CPU。

數(shù)據(jù)總線的寬度 決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。8根數(shù)據(jù)總線一次可傳送一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（即一個(gè)字節(jié)），16根數(shù)據(jù)總線一次可傳送兩個(gè)字節(jié)。

例如，8086有16根數(shù)據(jù)線，可一次傳送16位數(shù)據(jù)，所以可一次傳送數(shù)據(jù)89D8H；而 8088只有 8 根數(shù)據(jù)線，一次只能傳8 位數(shù)據(jù)，所以向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)89D8H時(shí)需要進(jìn)行兩次數(shù)據(jù)傳送。

2.4 控制總線

「控制總線（CB）」 用來傳輸控制信號(hào)。其中包括CPU送往存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的控制信號(hào)，還包括其他部件送到CPU的信號(hào)。有多少根控制總線，就意味著CPU提供了對(duì)外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了CPU對(duì)外部器件的控制能力。

3 各類存儲(chǔ)器芯片

3.1 隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。

一臺(tái)PC機(jī)中，裝有多個(gè)存儲(chǔ)器芯片，這些存儲(chǔ)器芯片從物理連接上看是獨(dú)立的、不同的器件。從讀寫屬性上看分為兩類：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。

「隨機(jī)存儲(chǔ)器」 可讀可寫，但必須帶電存儲(chǔ)，關(guān)機(jī)后存儲(chǔ)的內(nèi)容丟失； 「只讀存儲(chǔ)器」 只能讀取不能寫入， 關(guān)機(jī)后其中的內(nèi)容不丟失。下展示了 PC系統(tǒng)中各類存儲(chǔ)器的邏輯連接情況。

3.2 內(nèi)存地址空間

CPU在操控存儲(chǔ)器的時(shí)候，把它們都當(dāng)作內(nèi)存來對(duì)待，把它們總的看作一個(gè)由若干存儲(chǔ)單元組成的一個(gè)邏輯存儲(chǔ)器，這個(gè)邏輯存儲(chǔ)器就是我們所說的內(nèi)存地址空間。每個(gè)物理存儲(chǔ)器在這個(gè)邏輯存儲(chǔ)器中占有一個(gè)地址段，即一段地址空間。CPU在這段地址空間中讀寫數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是在相對(duì)應(yīng)的物理存儲(chǔ)器中讀寫數(shù)據(jù)。下圖展示了CPU將系統(tǒng)中各類存儲(chǔ)器看作一個(gè)邏輯存儲(chǔ)器的情況

內(nèi)存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制。8086CPU的地址總線寬度為20, 可以傳送 個(gè)不同的地址信息，即可以定位個(gè)內(nèi)存單元，則8086PC的內(nèi)存地址空間大小為1MB。下圖展示了 8086PC機(jī)內(nèi)存地址空間分配的基本情況。

從地址0?9FFFF的內(nèi)存單元中讀取數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是在讀取主隨機(jī)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)；向地址AOOOO-BFFFF的內(nèi)存單元中寫數(shù)據(jù)，就是向顯存中寫入數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)會(huì)被顯示卡輸出到顯示器上；我們向地址C0000? FFFFF的內(nèi)存單元中寫入數(shù)據(jù)的操作是無效的，因?yàn)檫@等于改寫只讀存儲(chǔ)器中的內(nèi)容。