【开篇】汇编语言之基础知识篇
文章目录
- 前言
- 一. ⛳️机器语言
- 二. ⛳️汇编语言的产生
- 三. ⛳️汇编语言的组成
- 四. ⛳️存储器
- 五. ⛳️指令和数据
- 六. ⛳️存储单元
- 七. ⛳️CPU 对存储器的读写
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- 7.1 地址总线
- 7.2 数据总线
- 7.3 控制总线
- 总结
前言
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一. ⛳️机器语言
机器语言是机器指令的集合。机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。电子计算机的机器指令是一系列二进制的数字。
早期计算机就是指可以执行机器指令，进行运算的机器。在我们常用的PC机中，有一个芯片，就是我们常说的CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）可以完成前面所说的计算机的功能，但是每一种这样的微处理器（CPU）由于硬件设计和内部结构的不同，就需要用不同的电平脉冲来控制，使它工作。所以每一种微处理器都有自己的机器指令集，也就是机器语言。
早期的程序设计均使用机器语言。程序员们将用0, 1数字编成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。如下图：
上面这个非常简单的程序，就可以暴露机器码的晦涩难懂和不易查错。如果要写上一个大的程序，你的内心会如何呢？如果当中有 “1” 写成了 “0”，你又如何修改呢？这时候汇编语言便产生了。
二. ⛳️汇编语言的产生
汇编语言的主体是汇编指令。汇编指令和机械指令的差别在于指令的表示方法上。汇编指令是机械指令便于记忆的书写格式（即汇编指令是机器指令的助记符）。例如：机器指令 1000100111011000 表示把寄存器 BX 的内容送到 AX 中。汇编指令则写成 mov ax, bx。这样的写法与人类语言接近，便于阅读和记忆。
小知识拓展：
寄存器：简单的讲就是 CPU 中可以存储数据的器件，一个 CPU 中有多个寄存器。AX 是其中一个寄存器的代号，BX 是另一个寄存器的代号。更多详细内容我们将会下寄存器那张讲解。
汇编语言出现以后，程序猿都开始用汇编编写成源程序。但是问题又来了，计算机只能识别机器指令，那么如何让计算机执行程序猿用的汇编指令编写的程序呢？这时，就需要一个能够将汇编指令转换成机器指令的翻译程序，这样的程序我们称其为编译器。程序猿用汇编语言编写出源程序，再用汇编编译器将其翻译成机器码，由计算机最终执行。如下图：
三. ⛳️汇编语言的组成
汇编语言发展至今，有以下 3 类指令组成。
- 汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码；
- 伪指令：没有对应的机器码，有编译器执行，计算机并不执行；
- 其他符号：如
+、-、*、/等，由编译器识别，没有对应的机器码。
汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。
四. ⛳️存储器
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中存放，也就是平时所说的内存。
- 在一台PC机中内存的作用仅次于CPU。离开了内存，性能再好的CPU也无法工作。
- 磁盘不同于内存，磁盘上的数据或程序如果不读到内存中，就无法被CPU使用。
五. ⛳️指令和数据
指令和数据是应用上的概念。在内存或磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。CPU 在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据，为同样的信息赋予不同的意义。例如：内存中的二进制信息 1000100111011000，计算机可以把它看作大小为 89D8H 的数据来处理，也可以将其看作指令 mov ax, bx 来执行。
六. ⛳️存储单元
存储单元被划分成若干存储单元，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，如下图：
我们知道电子计算机中的最小单元是 bit(音译为比特)，也就是一个二进制位。8 个bit 组成一个 Byte, 也就是通常讲的一个字节。微型机存储器的存储单元可以存储一个 Byte，即 8 个二级制位。一个存储器有 128 个存储单元，它可以存储 128 个Byte。
对于大容量的存储器一般还用以下单位来计量容量（以下用 B 来代表 Byte）:
| 单位 | 换算关系 |
|---|---|
| 千字节（KB） | 1 KB = 1024 B = 2^10 B |
| 兆字节（MB） | 1 MB = 1024 KB = 2^20 B |
| 吉字节（GB） | 1 GB = 1024 MB = 2^30 B |
| 太字节（TB） | 1 TB = 1024 GB = 2^14 B |
七. ⛳️CPU 对存储器的读写
CPU 想要进行数据的读写，必须和外部器件（标准的说法是芯片）进行三类信息的交互：
- 存储单元的地址（地址信息）
- 器件的选择，读或写命令（控制信息）
- 读或写的数据（数据信息）
那么 CPU 是通过什么将地址、数据和控制性信息传到存储芯片中的呢？电子计算机能处理、传输的信息都是电信号，电信号当然要用导线传送。在计算机中专门有连接 CPU 和其他芯片的导线，通常称为总线。总线分类：
- 从物理上来讲：就是一根根导线集合；
- 从逻辑上又可以划分为：地址总线、控制总线和数据总线。
7.1 地址总线
CPU 是通过地址总线来指定存储器单元的。可见地址总线上能传送多少个不同的信息，CPU 就可以对多少存储单元进行寻址。那地址总线如何发送信息的呢？
重点：一个CPU有
N根地址总线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。这样的CPU最多可以寻找2^N个内存单元。
7.2 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。数据总线的宽度数据总线的宽度决定了 CPU 和外界的数据传送速度。例如：8根数据总线一次可以传送一个8位的二进制数据（即一个字节）。16根数据总线一次可以传送两个字节。
7.3 控制总线
CPU 对外部器件的控制是通过控制总线来进行的。在这里控制总线是个总称，控制总线是一些不同控制的线的集合。有多少根控制总线，就意味着CPU提供了对外部器件的多少控制。所以，控制总线的宽度决定了 CPU 对外部器件的控制能力。
总结
本文回顾：
- 汇编指令是机器指令的助记符，同机器指令一 一对应；
- 每一种CPU都有自己的汇编指令集；
- CPU可以直接使用的信息在存储器中存放；
- 在存储器中的指令和数据没有任何区别，都是二进制信息；
- 存储单元从零开始顺序编号；
- 一个存储单元可以存储8个bit，即8个二进制位；
- 1Byte = 8bit、1KB = 1024B、1MB = 1024KB、1GB = 1024MB、1TB = 1024GB
- 地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力；
- 数据总线的宽度决定了CPU与其他器件进行数据传送时的一次数据传送量；
- 控制总线的宽度决定了CPU对系统中其他器件的控制能力。
今天的内容就到这里了，你们都学会了吗？如果还有疑问的话请在评论区里多多提问，大家可以一起帮你解决，让我们共同进步。创作不易，如果对你有用的的话点个赞支持下作者，你们的支持是作者创作最大的动力。关注我不迷路。
文献参考：
《汇编语言》由郑爽老师著作。