匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)2

1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練圖圖2.1 馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的組成馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)的軟/硬件發(fā)展史起迄年份起迄年份代別代別主要邏輯元件主要邏輯元件軟軟 件件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練圖圖. 微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)微型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練微機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件：OS、匯編、編譯等外設(shè)：打印機(jī)、鍵盤、CRT等微處理器系

2、統(tǒng)總線：AB、CB、DB存貯器：ROM、RAMI/O接口：串/并行接口等ALU累加器、寄存器控制器明確明確3個(gè)概念的區(qū)別個(gè)概念的區(qū)別運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器 寄存器組寄存器組 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器 總線總線 輸入輸出輸出輸入輸出輸出 接口電路接口電路外部設(shè)備外部設(shè)備 軟件軟件微處理器微處理器微型計(jì)算微型計(jì)算機(jī)機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)區(qū)別區(qū)別3個(gè)概念個(gè)概念明確明確3個(gè)概念的區(qū)別個(gè)概念的區(qū)別n微處理器（微處理器（Microprocessor）一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片內(nèi)含控制器、運(yùn)算器和寄存器等內(nèi)含控制器、運(yùn)算器和寄存器等微機(jī)中的核心芯片微機(jī)中的核心芯片n微型計(jì)算機(jī)（微型計(jì)算

3、機(jī)（Microcomputer）通常指微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)通常指微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)還有一般的說(shuō)法：微機(jī)、微型機(jī)還有一般的說(shuō)法：微機(jī)、微型機(jī)n微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputer system）指由硬件和軟件共同組成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指由硬件和軟件共同組成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練解釋程序解釋程序:重慶郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 王練圖圖微處理器微處理器微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展 微處理

4、器的發(fā)展微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展n第四代 80年代初 向系列化方向發(fā)展 Intel80386,80486 32位 時(shí)鐘頻率：12.533MHZ（80386） 5066MHZ（80486）微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展n第五代 1993年 Intel Pentium(Intel 586),IBM,Apple, Motorola Power PC 64位 時(shí)鐘頻率：166MHZ微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展n第六代 PentiumPro, MMX Pentium,Pentium,Pentium,Pentiumn第五代和第六代微處理器的性能和速度都已經(jīng)與中小型計(jì)算機(jī)抗衡，能采用DOS,

5、Windows,Windows95,Windows98,Unix等多種操作系統(tǒng)，使用多種編程語(yǔ)言，如：VB,VC+,VF等n1971年年Intel公司研制出公司研制出Intel 4004芯片。芯片。Intel 4004是第是第 一個(gè)將一個(gè)將CPU的所有元器件包含在單個(gè)芯片上，標(biāo)志的所有元器件包含在單個(gè)芯片上，標(biāo)志的誕生。的誕生。n1972年年Intel研制出研制出8008微處理器。微處理器。Intel 4004 和和8008都是專用微處理器，屬于都是專用微處理器，屬于。n 1974年年Intel研制出第一個(gè)通用微處理器研制出第一個(gè)通用微處理器Intel 8080,是是8位微處理器位微處理器,屬

6、于屬于第二代微處理器第二代微處理器.當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，Zilog、 Motorola和和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。n1978年年16位微處理器位微處理器Intel 8086出現(xiàn)出現(xiàn),標(biāo)志標(biāo)志第三代微處理器第三代微處理器問(wèn)世問(wèn)世.n1982年年2月月1日，日，Intel發(fā)布了發(fā)布了80286，它也是，它也是Intel公司的第三代公司的第三代16位微處位微處理器。理器。Intel系列微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史系列微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史n1985年年Intel研制出研制出第四代微處理器第四代微處理器,即即32位的位的80386微處理器微處理器.n1989年年4月月,Intel推出推出2

7、5MHz 486微處理器微處理器.n1993年年3月月586CPU問(wèn)世問(wèn)世. 第五代產(chǎn)品命名為第五代產(chǎn)品命名為Pentium(奔騰奔騰).n1997年年5月月Intel發(fā)布了發(fā)布了Pentium處理器處理器.Pentium開(kāi)始開(kāi)始,Intel將同一代產(chǎn)品細(xì)分為賽揚(yáng)將同一代產(chǎn)品細(xì)分為賽揚(yáng)(Celeron) 、奔騰、奔騰(Pentium)和至強(qiáng)和至強(qiáng)(Xeon)三個(gè)檔次三個(gè)檔次.n1999年年1月月Intel推出奔騰推出奔騰Pentium處理器處理器.n2000年年11月月Intel發(fā)布了發(fā)布了Pentium處理器處理器.n2003年年4月月Intel增加了增加了迅馳迅馳(Centrino)系列產(chǎn)

8、品系列產(chǎn)品,主要用于筆記主要用于筆記本電腦本電腦,產(chǎn)品性能比奔騰低產(chǎn)品性能比奔騰低,但發(fā)熱量小但發(fā)熱量小,功耗低功耗低,并支持無(wú)線通訊并支持無(wú)線通訊.Intel系列微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史系列微處理器的發(fā)展簡(jiǎn)史Pentium, Pentium, Pentium以及以及Pentium的數(shù)據(jù)總線都是的數(shù)據(jù)總線都是64位位,通用寄存器都是通用寄存器都是32位位,被歸類被歸類為為32位位CPU.Intel的的Itanium 微處理器的數(shù)據(jù)總線、地址總線、微處理器的數(shù)據(jù)總線、地址總線、通用寄存器都是通用寄存器都是64位位,被認(rèn)為是被認(rèn)為是64位位CPU.寄 存 器 組桶 形 移 位 器ALU整 數(shù) 部 件描

9、述 符 寄 存 器極 限 /屬 性PLA分 段 部 件分 頁(yè) 部 件轉(zhuǎn) 移 用 旁視 緩 沖 區(qū)TLB高 速 緩 存部 件8KB高 速 緩存總 線 控 制 器數(shù) 據(jù) 總 線收 發(fā) 器地 址 總 線驅(qū) 動(dòng) 器指 令 譯 碼 部 件已 譯 碼 隊(duì) 列浮 點(diǎn) 運(yùn) 算 部 件浮 點(diǎn) 寄 存 器 組指 令 預(yù) 取 部 件32字 節(jié)指 令 隊(duì) 列控 制 ROMA31 A2BE0 BE1D31 D0各 種 控制 信 號(hào)控 制 /保 護(hù) 部 件64 DB32323212832203224X ALAH ABH B X BLCH C X CLDH D X DLSIDISPBPEAXEBXECXEDXESIEDIE

10、BPESP078151631圖圖3.3 (a) 控制寄存器控制寄存器nPEPE為保護(hù)虛擬地址方式位為保護(hù)虛擬地址方式位PE=1,80486PE=1,80486工作于保護(hù)虛擬地址方式工作于保護(hù)虛擬地址方式PE=0,80486PE=0,80486工作于實(shí)地址方式工作于實(shí)地址方式nMP為監(jiān)視協(xié)處理器位。nEM為仿真協(xié)處理器位。nTS為任務(wù)轉(zhuǎn)換位。nET為協(xié)處理器類型位。nNE為數(shù)學(xué)運(yùn)算錯(cuò)位。nWPWP為寫(xiě)保護(hù)位為寫(xiě)保護(hù)位WP=1,禁止任何特權(quán)級(jí)的程序?qū)χ蛔x頁(yè)面進(jìn)行寫(xiě)入操作.nAMAM為對(duì)齊標(biāo)志位。NW=0,在數(shù)據(jù)寫(xiě)入片內(nèi)Cache的同時(shí)也寫(xiě)入主存NW=1,數(shù)據(jù)僅寫(xiě)入片內(nèi)Cache.nCDCD為片內(nèi)C

11、ache的無(wú)效位。分頁(yè)部件工作的前提是微處理器必須工作在保護(hù)虛擬地址方式,即PE=1.控制寄存器控制寄存器CR3:nPWT為Cache的頁(yè)級(jí)透寫(xiě)位。nPCD為頁(yè)級(jí)Cache允許位GDTRIDTR32 位基地址 16 位限制對(duì)應(yīng)TR 的描述符寄存器(64 位)對(duì)應(yīng)LDTR的描述符寄存器(64 位)16 位選擇符TRLDTR調(diào)試控制寄存器31150調(diào)試狀態(tài)寄存器保 留保 留斷點(diǎn)3的線性地址斷點(diǎn)2的線性地址斷點(diǎn)1的線性地址斷點(diǎn)0的線性地址DR7DR6DR5DR4DR3DR2DR1DR0基本概念 7 6 5 4 3 2 1 015 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0字

12、 存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的基本單位是一個(gè)二進(jìn)制位，一位可存儲(chǔ)一計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的基本單位是一個(gè)二進(jìn)制位，一位可存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)：個(gè)二進(jìn)制數(shù)：0或或1。每。每8位組成一個(gè)字節(jié)。位編號(hào)如下：位組成一個(gè)字節(jié)。位編號(hào)如下：一個(gè)字節(jié)占用內(nèi)存的一個(gè)地址，稱為一個(gè)。存儲(chǔ)單元的地址即為該。高位字節(jié)在地址號(hào)高的存儲(chǔ)單元中，低位字節(jié)在地址號(hào)低的存儲(chǔ)單元中。多字節(jié)數(shù)據(jù)的地址為該數(shù)據(jù)最低字節(jié)存放的存儲(chǔ)單元的地址。 存儲(chǔ)單元的內(nèi)容 存儲(chǔ)器的內(nèi)容是取之不盡的，即取出內(nèi)容后，原單元的內(nèi)容不變。直到存入新的內(nèi)容。段寄存器：段寄存器： IBM PC機(jī)中，有四個(gè)專用的存放地址的寄存器：機(jī)中，有四個(gè)專

13、用的存放地址的寄存器：代碼段代碼段CS,數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段DS,堆棧段堆棧段SS,附加段附加段ES。n代碼段代碼段CS：存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序。：存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序。n數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段DS：存放當(dāng)前運(yùn)行程序的所用的數(shù)據(jù)。：存放當(dāng)前運(yùn)行程序的所用的數(shù)據(jù)。n堆棧段堆棧段SS：一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。：一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。n附加段附加段ES：附加的數(shù)據(jù)區(qū)，起輔助作用。：附加的數(shù)據(jù)區(qū)，起輔助作用。80386及其后續(xù)機(jī)型：及其后續(xù)機(jī)型：FS,GS 除非專門指定，一般情況下，各段在存儲(chǔ)器中的分配是由除非專門指定，一般情況下，各段在存儲(chǔ)器中的分配是由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。 每個(gè)段可以獨(dú)立占用每個(gè)段可以獨(dú)立占用64K存儲(chǔ)

14、區(qū)，各段也可以允許重疊存儲(chǔ)區(qū)，各段也可以允許重疊各段在存儲(chǔ)器中的分配由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé),可獨(dú)立,也可重疊CSDSSSES01500H 1CD00H42000HB0000H64KB附加數(shù)據(jù)64KB數(shù)據(jù)64KB堆棧64KB代碼B000H1CD0H4200H0150H0480H0400H0200H CSDSSSES存儲(chǔ)器256B堆棧2KB數(shù)據(jù)8KB代碼02000H04000H04800H80X86中，段寄存器和與其對(duì)應(yīng)存放偏移地址的寄存器之間的缺省組合關(guān)系32位偏移量描述符表線性地址線性基地址(段基地址)選擇符32位基地址線性基地址0 15位311570段限制0 15位23線性基地址24 31位段限制1

15、619 位GDB0AVL訪問(wèn)權(quán)限位 線性基地址16 23位0 480386、80486和Pentium段描述符： 訪問(wèn)權(quán)限各位的定義 PDPLSEEDCWRA4746454443424140TI表示描述符在表中的位置157RPL21032 位偏移量描述符表線性地址線性基地址(段基地址)選擇符32 位基地址線性地址頁(yè)目錄頁(yè)表頁(yè)內(nèi)偏移量31222112110(1 K 個(gè)頁(yè) 表 )頁(yè)目錄310(1 K 頁(yè) )表310頁(yè) (4 K B)70頁(yè)目錄基地址CR3n為使主機(jī)訪問(wèn)外設(shè)方便起見(jiàn)，外設(shè)中的每個(gè)寄存器給予一個(gè)端口地址。80X86的I/O端口地址空間可達(dá)64KB,地址范圍為0000HFFFFH.n系統(tǒng)編制的子程序,通過(guò)中斷方式轉(zhuǎn)入所需要的子程序去執(zhí)行,執(zhí)行完后返回原來(lái)的程序繼續(xù)執(zhí)行.462322圖圖 地址變換地址變換162圖圖3.6 物理空間物理空間202 3 級(jí) 應(yīng)用程序