汇编语言：基础

一篇前言

这是一系列的汇编语言学习的读书笔记，以及一些自己的理解系列文章。我想我会在循序渐进的学习中，写下对汇编的点点滴滴，一方面是给自己立一个短期的小目标，另一方面，如果您有缘看到了这一系列的文章,希望对您有所帮助。

机器语言和汇编语言

虽然我们在写程序的时候使用的是诸如C,C++等高级语言，但最终会通过编译器转换成二进制的机器语言，机器语言实际上是一堆二进制指令的集合，计算机会将它转换成高低电平驱动硬件工作，实际上计算机非常的笨蛋，只能认识高低电平，所以，我们用二进制来代替高低电平，例如我们要计算s = 768 + 12288 - 1280,机器码如下:

101110000000000000000011
000001010000000000110000
001011010000000000000101

这种机器码非常难以书写，修改和记忆，早起的程序员很快就发现了这些问题，于是他们就发明了汇编语言。
  汇编语言实际上是机器语言的另一种书写格式。
比如：机器指令:1000100111011000表示把寄存器 bx的内容放到ax中去，而对应的汇编指令可以写成mov ax,bx。这样的写法更容易记忆和理解。
寄存器：简单的理解就是一种cpu内部用来存放数据的东西。
  可是计算机只认识01这样的机器代码，那怎么让计算机认识更贴近人类语言的汇编语言呢？这时候就需要一个翻译的中间程序，把汇编语言翻译成01这样的机器指令，我们把它叫做编译器。下图展示了这个翻译过程，实际上我们今天使用的java，c等高级语言也会先翻译成汇编，再由汇编翻译成机器指令。

那么，汇编语言由哪些东西组成的呢？

• 汇编指令:和机器码一一对应的汇编指令。像mov
• 伪指令:没有对应的机器指令，由编译器执行，计算机不执行。
• 其他符号:像+，-，*，／等，由编译器识别，也没有对应的机器码。

存储器

  cpu是计算机的核心部件，cpu要想工作，就必须要给它指令和数据，指令和数据在存储器中存放，也就是我们平时所说的内存。这里要注意，磁盘或者硬盘不同于内存，我们平时的程序是放在硬盘上的，如果想要运行程序，必须将程序的指令和数据加载到内存中。

指令和数据

  指令和数据在内存和磁盘上是没有区别的，都是一堆01的二进制数据。
比如：1000100111011000
作为数据是:89D8H (H代表16进制数据)
作为指令是:mov ax,bx

存储单元

存储器（这里所说的存储器，就是我们所说的内存，但不单指内存条，还有显存等硬件的内存）被划分为N个，就是很多个存储单元，你可以把它想象成一个个的小格子，每一个存储单元的大小是1个字节，也就是可以存放8个0101。它们从0开始编号，拥有自己的地址。
例如，下图是一个拥有128个存储单元的存储器的内存单元布局，0～127

计算机对存储器的读写

前面，我们讲cpu要想工作，必须有存储器提供指令和数据，我们知道存储器被划分为一个个的存储单元，数据在每一个存储单元中，cpu要想对存储器的内容进行访问至少要满足下面3个要求：
1、 存储单元的地址：cpu要知道内存单元的地址（也就是要知道我即将读取哪一个内存单元中的内容）。
2、 控制器信息：cpu是要读数据还是写数据
3、 数据信息：我们要写入或者读取的数据信息。

那么cpu又是通过什么将地址，控制信息，数据信息传递给存储器的呢？

我们知道cpu是通过高低电平驱动计算机硬件进行工作的，而传递这些电信号，需要导线，在计算机中连接cpu和其他各种芯片的导线，我们称为数据总线。

• 物理上数据总线是一根根导线的集合。
• 逻辑上分为
  • 地址总线
  • 控制总线
  • 数据总线
    下图描述了cpu读取一次数据的过程
    
    
    
    1、cpu通过地址总线发送地址03到存储器中
    2、存储器通过地址03锁定3号内存单元
    3、cpu通过控制总线发出读命令到存储器中
    4、存储器将内存单元03中的数据08通过数据总线送入cpu
    由上图可以了解到cpu是如何读取内存中的数据的，那么我们又怎么指挥cpu去读这个数据呢？
    要让cpu干活，应该向它输入驱动它工作的电平信息，也就是机器码。如下：
    机器码：1010000100000010000000
    含义：从3号内存单元读取数据到寄存器ax中
    机器码难遇记忆和理解，我们也可以用汇编指令来表示：
    mov ax,[03]
    含义：从3号内存单元读取数据到寄存器ax中

地址总线

cpu是通过地址总线来指定要操作的内存单元，那么地址总线上一次能传送的多少个不同的信息，多少个0101，决定了cpu能够对多少个内存单元进行寻址。

• 我们平常说的16/32/64位计算机就是指计算机的寻址能力。
• 

  地址总线上发送的信息.png

数据总线

cpu和存储器之间传输数据的总线，数据总线的的宽度，决定了一次能够传输数据的大小，8根数据总线一次可传输8bit(位)，即一个字节大小，16根数据总线一次可传输16bit的数据，即2个字节大小。

8位数据总线上一次传输的信息.png

    

16数据总线上一次传输的信息.png

由此可见：数据总线的宽度决定了cpu与外界传输数据的速度。

控制总线

cpu对外部芯片的控制，是通过控制总线来完成的，这里控制总线只是个总称，控制总线是很多根不同控制线的集合。多少根控制总线，就决定了cpu能对多少个外部芯片的控制。

小结一下

以上呢都是一些枯燥的内容，但对于理解汇编又尤为重要的基础，我们稍作总结：

• 汇编指令只是为了我们便于书写，理解，记忆机器指令的助记符，它和机器指令0101是一一对应的。
• 每一种cpu有自己的汇编指令集。
• cpu能够直接使用的数据或者指令呢，必须要加载到内存中，也就是说cpu只能够使用内存中的数据。（内存，高速缓存）
• 在存储器中（内存中）指令和数据是没有区别的，其本质都是0101的二进制。
• 存储器被划分为一个个的内存单元，内存单元从0开始编号，即为内存地址。
• 一个存储单元可以存储8个bit，即位1个字节，8个0或1.
• cpu引出了3种总线，标志着cpu不同方面的性能
  • 地址总线：标志着cpu的寻址能力
  • 数据总线：标志着cpu的传输速度的能力
  • 控制总线：决定了对外部芯片的控制能力。