【汇编学习笔记】绪论

目录

1 学习汇编语言的理由

1.1 这门课学什么？

2 由机器语言到汇编语言

2.1 机器语言与机器指令

2.2 汇编语言和汇编指令

 2.3 用汇编语言编写程序的工作过程

3 计算机的组成 

3.1 指令和数据的表示

3.2 计算机中的存储单元

3.3 计算机中的总线

4 内存的读写与地址空间 

4.1 CPU对存储器的读写

4.2 内存地址空间

 5 汇编语言实践环境的搭建

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1 学习汇编语言的理由

• 汇编语言仍在发挥不可替代的作用
  • 效率
    • 运行效率∶开发软件的核心部件，快速执行和实时响应。
    • 开发效率∶做合适的事，开发效率无敌
  • 底层∶计算机及外围设备的驱动程序
    • 操作系统的内核
    • 嵌入式系统：家用电器、仪器仪表、物联网....
• 汇编语言在学习计算机中起到的独特作用——直击计算机系统的核心
  • 便于加深对计算机原理和操作系统等课程的理解。
  • 通过学习和使用汇编语言，能够感知、体会和理解机器的逻辑功能
    • 向上为理解各种软件系统的原理，打下技术理论基础
    • 向下为掌握硬件系统的原理，打下实践应用基础。
  • 学会底层的程序调试和错误分析方法。

1.1 这门课学什么？

汇编语言程序设计
定位：理解硬件结构、掌握指令集、理解程序的运行过程。
内容：8088、8086指令集与汇编语言程序设计。
本课只解决入门：降低入门难度、关注核心思维与方法。
进一步延伸：Inter80x86汇编、Linux汇编、ARM汇编

学习方法：贯穿实践的方法、学会观察机器的内部状态

2 由机器语言到汇编语言

2.1 机器语言与机器指令

机器语言是机器指令的集合。
机器指令是一台机器可以正确执行的命令。
机器指令由遗传二进制数表示，例01010000
计算机内 电平脉冲

早期程序员工作状态：将0、1数字编程的程序代码打在纸带或卡片上，1打孔，0不打孔，再将程序通过纸带机或卡片机输入计算机，进行运算。

例：计算s = 768 + 12288 - 1280的程序
机器码∶  101100000000000000000011
                000001010000000000110000
                001011010000000000000101

 如果打错了，找程序错哪儿了很麻烦。

2.2 汇编语言和汇编指令

汇编语言的主体是汇编指令。
汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上
汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。
汇编指令是机器指令的助记符

机器指令：1000100111011000
操作：将寄存器BX的内容送到AX中
汇编指令：MOV AX BX
寄存器：CPU中可以存储数据的器件，一个CPU有多个寄存器。

 2.3 用汇编语言编写程序的工作过程

3 计算机的组成 

主板上有：

• CPU
• 总线
• 内存(条) ：
• 拓展槽(接外部设备)

• CPU是计算机的核心部件，它控制整个计算机的运作并进行运算。要想让一个CPU工作，就必须向它提供指令和数据。
• 指令和数据在存储器(内存)中存放。（可放外存，但CPU工作时得从内存读取）
• 离开了内存，性能再好的CPU也无法工作。

3.1 指令和数据的表示

• 计算机中的数据和指令，存储在内存或磁盘上。
• 数据和指令，都是二进制信息。
• 问题：二进制信息1000100111011000是数据，还是指令?(看CPU怎么决定)
  • 1000100111011000 -> 89D8H (数据)
  • 1000100111011000 -> MOV AX,BX (程序)
• 数据如何表示?（写程序如何去做）
  • 1000100110111000B(二进制)
  • 89D8H(十六进制)
  • 104730O(八进制)
  • 35288D(十进制)
• 数据量∶B、KB、MB、GB、TB...

3.2 计算机中的存储单元

存储器被划分为若干个存储单元，每个存储单元从0开始顺序编号;

例如：一个存储器有128个存储单元，编号从0~127
实际：内存空间很“大”，8086有20条数据线，寻址空间2^20，为1MB。
2^20=1048576，FFFFFH=1048575O

3.3 计算机中的总线

在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的导线，常称为总线。
物理上：一根根导线的集合；
逻辑上划分为：地址总线、数据总线、控制总线

地址总线：

• CPU是通过地址总线来指定存储单元的。
• 地址总线宽度，决定了可寻址的存储单元大小。
• N根地址总线（宽度为N ) ，对应寻址空间2N。

数据总线：

• CPU与内存或其它器件之间的数据传送是通过数据总线来进行的。
• 数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。
• 例：向内存中写入数据89D8H时的数据传送

控制总线：

• CPU通过控制总线对外部器件进行控制。
• 控制总线是一些不同控制线的集合
• 控制总线宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。

 x86CPU性能一览

CPU	地址总线宽度	寻址能力	数据总线宽度	一次传送数据	读取1KB数据要读__次
8080	16	640KB	8	1B	1024
8088	20	1MB	8	1B	1024
8086	20	1MB	16	2B	512
80286	24	16MB	16	2B	512
80386	32	4GB	32	4B	256

4 内存的读写与地址空间 

4.1 CPU对存储器的读写

CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件进行三类信息的交互：

• (地址信息)：存储单元的地址。(到哪儿去操作数据)
• (控制信息)：器件的选择，读或写命令（寄存器/内存储空间/端口？；读/写？）
• (数据信息)：读或写的数据

演示：

• 机器码：101000000000001100000000
• 16进制：A00300
• 汇编指令：MOV AL,[3]
• 含义：从3号单元读取数据送入寄存器AL

CPU通过地址线发出3给内存，内存找到3号单位的位置，然后CPU通过控制线发读的命令给内存，最后，内存通过数据线把3号单元的内容发给CPU。

4.2 内存地址空间

• 什么是内存地址空间
  • CPU地址总线宽度为N，寻址空间为2B
  • 8086CPU的地址总线宽度为20，那么可以寻址1MB个内存单元，其内存地址空间为1MB。
• 从CPU角度看地址空间分配：
  • RAM：主板上的RAM、扩展槽上的RAM(例显卡)
  • ROM：系统BIOS、接口卡上的BIOS

 将各类存储器看做一个逻辑存储器——同一编址

所有的物理存储器被看做一个由若干存储单元组成的逻辑存储器。
每隔物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间。
CPU在这段地址空间中读写数据，实际上就是再相对应的物理存储器中读写数据。

 以8086PC机为例，内存地址空间的分配方案：

 5 汇编语言实践环境的搭建

实践方案——DOS环境

DOS操作系统——MS DOS方式——DOS虚拟机——DOS模拟器
具体见：6 汇编语言实践环境搭建_哔哩哔哩_bilibili

网课：通俗易懂的汇编语言（王爽老师的书）