《匯編語言教學(xué)》第1章 基礎(chǔ)知識

1、第1章 基礎(chǔ)知識1.1 微型計算機概述1.2 匯編語言及特點1.3 數(shù)據(jù)表示開 始返回目錄1.1 微型計算機概述1.1.1 微型計算機的特點1.1.2 微型計算機系統(tǒng)的層次1.1.3 微處理器技術(shù)發(fā)展概況返回本章首頁1.1.1 微型計算機的特點主流的單片VLSI中央處理器，微處理器。標準的工業(yè)化裝配結(jié)構(gòu)，體積小重量輕，便于系統(tǒng)升級。開放的標準體系結(jié)構(gòu)，多元化大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，性能價格比高。微型計算機的應(yīng)用范圍十分廣泛，信息化社會中它無所不在。返回本節(jié)1.1.2 微型計算機系統(tǒng)的層次1，微處理器(Microprocessor)2，微型計算機(Microcomputer)3，微計算機系統(tǒng)(Micr

2、ocomputer system)1，微處理器(Microprocessor)不包含微型計算機硬件的全部功能，但它是微型計算機控制、處理的核心。單片VLSI電路，體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、工作頻率已達空前高的水平。主流微處理器具有通用性，不僅用于微型機也用于工作站及超級計算機。由算邏部件、寄存器、控制部件組成。通用寄存器專用寄存器控制邏輯ALUAB內(nèi)部總線微處理器結(jié)構(gòu)框圖2，微型計算機微處理器：執(zhí)行指令的核心。存儲器：指令碼、操作數(shù)、結(jié)果的存儲。外圍接口電路：并口、串口、外存接口、顯示器接口、網(wǎng)絡(luò)接口、聲音接口等。系統(tǒng)總線：不同層次的總線將上述模塊連接起來，作為各種信息的通路，按信息類別分為數(shù)據(jù)、地址、控

3、制三類總線。微處理器 (up)總線控制邏輯 數(shù)據(jù)總線控制總線 輸入/輸出 接口電路 存儲器地址總線微計算機基本結(jié)構(gòu)3，微型計算機系統(tǒng)微型計算機：微處理器、存儲器、外圍接口電路、系統(tǒng)總線。軟件：系統(tǒng)軟件、中間軟件、應(yīng)用軟件。外部設(shè)備：軟驅(qū)、硬驅(qū)、光驅(qū)、鍵盤、鼠標、顯示器。電源、機箱、控制面板。 算術(shù)邏輯單元 寄存器陣列 控制器電路數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線只讀存儲器隨機訪問存儲器串行輸入輸出接口并行輸入輸出接口外存儲器接口顯示器接口等等鍵盤、鼠標顯示示器、打印機軟磁盤驅(qū)動器硬磁盤驅(qū)動器光盤驅(qū)動器等等微處理器系統(tǒng)總線內(nèi)存儲器外圍接口電 路電源、機箱、控制面板系統(tǒng)軟件中間件應(yīng)用軟件軟件外圍設(shè)備微型計算

4、機系統(tǒng)微型計算機微處理器，微計算機，微計算機系統(tǒng)三者關(guān)系CP返回本節(jié)1.1.3 微處理器技術(shù)發(fā)展概況微電子技術(shù)水平迅速提高：每18個月集成度提高一倍。微處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計者可在片內(nèi)實現(xiàn)各種先進體系結(jié)構(gòu)。微處理器及外圍支援器件的性價比達到前所未有水平。微計算機系統(tǒng)的性價比迅速提高：達到傳統(tǒng)意義的工作站與小型機的水平。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況20世紀80年代IBM公司以Intel 8086/8088作為核心處理器研制出個人計算機IBM PC， Intel微處理器成為市場主流。1985年Intel推出80386微處理器，完成16位結(jié)構(gòu)向32位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，386是一個里程碑。1989年Intel推出

5、80486微處理器，片內(nèi)集成了Cache和浮點部件，基本指令用硬線邏輯實現(xiàn)，指令執(zhí)行效率大大提高，比386快2-3倍。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)1）1993年3月Intel推出Pentium（奔騰）微處理器，片內(nèi)L1 Cache分為I Cache和D Cache，設(shè)有兩條流水線，提高了指令執(zhí)行的并行性，是一種超標量結(jié)構(gòu)（Super scalar)1994年又推出Pentium/MMX（多媒體擴充技術(shù)）微處理器。Pentium, Pentium/MMX為第一代“奔騰”微處理器，簡稱P5。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)2）1995年2月Intel推出第2代Pentium微處理器，Pen

6、tium Pro（高能奔騰），簡稱P6。P6的創(chuàng)新點是： (A)L2 Cache 集成到封裝內(nèi)，微處理器與L2 Cache數(shù)據(jù)交換頻寬大大提高。 （B)采用“無序執(zhí)行”技術(shù)（Out of order execution),使處理器內(nèi)部保持很高的指令執(zhí)行并行度。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)3）1997年5月Intel 推出名為Pentium II 的微處理器，是具有MMX 技術(shù)的Pentium Pro 微處理器，Intel微體系結(jié)構(gòu)從P5 內(nèi)核轉(zhuǎn)向P6 內(nèi)核。1999年3月Intel 推出名為Pentium III 的微處理器。它基于P6微內(nèi)核，具有MMX 技術(shù)，提供數(shù)據(jù)流SIMD擴展（S

7、SE）指令（70條），進一步支持多媒體信息處理。由于采用先進的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，其工作頻率可達1000MHz以上，前沿總線頻率為100MHz或133MHz。Intel微處理器技術(shù)發(fā)展概況（續(xù)4）2000年11月Intel 推出名為Pentium 4 的微處理器。采用全新的,稱之為Net Burst的微結(jié)構(gòu)（IA-32)，為第四代奔騰微處理器。其特點是： (A)20級的超長流水線，便于提高片內(nèi)主頻，最低1.4GHz。 (B)更先進的動態(tài)執(zhí)行技術(shù)，更高的分支預(yù)測準確性。 (C)雙倍速ALU部件，SSE2指令集，400MHz的FSB.返回本節(jié)1.2 匯編語言及特點1.2.1 機器語言1.2.2 匯編語

8、言1.2.3 高級語言1.2.4 匯編語言的特點返回本章首頁1.2.1 機器語言計算機能夠直接識別的數(shù)據(jù)是由二進制數(shù)0和1組成的代碼。機器指令就是用二進制代碼組成的指令，一條機器指令控制計算機完成一個基本操作。用機器語言編寫的程序是計算機惟一能夠直接識別并執(zhí)行的程序，而用其他語言編寫的程序必須經(jīng)過翻譯才能變換成機器語言程序，所以，機器語言程序被稱為目標程序。返回本節(jié)1.2.2 匯編語言為了克服機器語言的缺點，人們采用助記符表示機器指令的操作碼,用變量代替操作數(shù)的存放地址等，這樣就形成了匯編語言。所以匯編語言是一種用符號書寫的、基本操作與機器指令相對應(yīng)的（一一對應(yīng)）、并遵循一定語法規(guī)則的計算機語

9、言。用匯編語言編寫的程序稱為匯編源程序，擴展名為ASM。 匯編語言是一種符號語言，比機器語言容易理解和掌握，也容易調(diào)試和維護。但是，匯編語言源程序要翻譯成機器語言程序才可以由計算機執(zhí)行。這個翻譯的過程稱為“匯編”，這種把匯編源程序翻譯成目標程序的語言加工程序稱為匯編程序。 返回本節(jié)1.2.3 高級語言匯編語言雖然較機器語言直觀，但仍然煩瑣難懂。于是人們研制出了高級程序設(shè)計語言。高級程序設(shè)計語言接近于人類自然語言的語法習(xí)慣，與計算機硬件無關(guān)，易被用戶掌握和使用。目前廣泛應(yīng)用的高級語言有多種，如BASIC、FORTRAN、PASCAL、C、C+等等。返回本節(jié)1.2.4 匯編語言的特點和應(yīng)用1，匯編

10、語言的特點（1）匯編語言與處理器密切相關(guān)。 （2）匯編語言程序效率高。 （3）編寫匯編語言源程序比編寫高級語言源程序煩瑣。 （4）調(diào)試匯編語言程序比調(diào)試高級語言程序困難。 2，匯編語言的主要應(yīng)用場合：（1）程序執(zhí)行占用較短的時間，或者占用較小存儲容量的場合。 （2）程序與計算機硬件密切相關(guān)，程序直接控制硬件的場合。 （3）需提高大型軟件性能的場合。 （4）沒有合適的高級語言的場合。 返回本節(jié)1.3 數(shù)據(jù)表示1.3.1 數(shù)值數(shù)據(jù)1.3.2 字符數(shù)據(jù)返回本章首頁1.3.1 數(shù)值數(shù)據(jù)計算機中數(shù)據(jù)表示常用二進制、八進制、十六進制和十進制：二進制：由一串0、1組成，其后跟字母B；十進制：由09的數(shù)字組成

11、，其后跟字母D，可缺省；八進制：由數(shù)字07組成，其后跟字母O或Q；十六進制：由09及AF組成，其后跟字母H，如果數(shù)的第一個字符是AF，則應(yīng)在其前加數(shù)字0。數(shù)值數(shù)據(jù)分為有符號數(shù)和無符號數(shù)。無符號數(shù)最高位表示數(shù)值,而有符號數(shù)最高位表示符號。有符號數(shù)有不同的編碼方式，有原碼、反碼和補碼，常用的是補碼。1. 原碼最高位表示符號（正數(shù)用0,負數(shù)用1），其他位表示數(shù)值位，稱為有符號數(shù)的原碼表示法。 【例1.3.1】有符號數(shù)的原碼表示。X=45=00101101B X原= 00101101BX= -45, X原=10101101B原碼表示簡單易懂，但若是兩個異號數(shù)相加（或兩個同號數(shù)相減）,就要做減法。為了把

12、減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算就引進了反碼和補碼。. 反碼正數(shù)的反碼與原碼相同，符號位用0表示，數(shù)值位值不變。負數(shù)的反碼符號位用1表示, 數(shù)值位為原碼數(shù)值位按位取反形成，即0變1、1變0。【例1.3.2】有符號數(shù)的反碼表示。X=45=00101101B, X反=00101101BX=-45, X反=11010010B3. 補碼正數(shù)的補碼與原碼相同，即符號位用0表示，數(shù)值位值不變。負數(shù)的補碼為反碼加1形成，即負數(shù)的數(shù)值位按位取反后再加1。對一個二進制數(shù)按位求反后在末位加1的運算稱為求補運算。對一個正數(shù)的補碼將其符號位和數(shù)值位都按位求反后再在末位加1，可以得到與此正數(shù)相對的負數(shù)的補碼；對負數(shù)的補碼同樣操作

13、可得到與此負數(shù)相對的正數(shù)的補碼，即 X補 求補 -X補 求補 X補【例1.3.3】有符號數(shù)的補碼表示。X=45=00101101B X補=00101101BX=-45 X補=11010011B補碼運算時，不必判斷數(shù)的正負，符號位直接參與運算能得到正確的結(jié)果，符號位進位的自然丟失不會影響結(jié)果的正確性。N位的補碼運算如果結(jié)果超出了-2（n-1） +2（n-1）-1的范圍，就稱為發(fā)生了“溢出”。判斷溢出的方法主要根據(jù)符號位的進位和最高數(shù)值位的進位狀態(tài)來判斷結(jié)果有無溢出，設(shè)最高位向符號位的進位用CP表示，符號位的進位用CS表示，則有：若CPCS=0，表示無溢出，溢出標志V=0；若CPCS=1，表示有溢

14、出，溢出標志V=1。4. 符號擴展在數(shù)據(jù)處理時,有時需要把8位二進制數(shù)擴展成16位二進制數(shù),當要擴展的數(shù)是無符號數(shù)時,可在最高位前擴展8個0。如果要擴展的數(shù)是補碼形式的有符號數(shù),那么,就要進行符號位的擴展，符號擴展后，其結(jié)果仍是該數(shù)的補碼?！纠?.3.4】符號擴展表示。21的8位二進制補碼為：00010101 符號擴展后21的16位二進制補碼為： 0000000000010101。00010101和0000000000010101都是21的補碼。-21的8位二進制補碼為：11101011符號擴展后-21的16位二進制補碼為：1111111111101011。11101011和111111111

15、1101011都是-21的補碼。5. 數(shù)據(jù)的表示范圍和大小n位二進制數(shù)能夠表示的無符號整數(shù)的范圍是:0 I 2n-1n位二進制數(shù)補碼能夠表示的有符號整數(shù)的范圍是:-2（n-1） I +2（n-1）-1注意：-128的8位二進制補碼形式是10000000，其中1既表示符號又表示數(shù)值，以此類推。6十六進制表示由于二進制數(shù)的基數(shù)太小，書寫和閱讀都不方便.而十六進制的基數(shù)1624，這樣二進制數(shù)與十六進制之間能方便地轉(zhuǎn)換。因此，習(xí)慣把二進制數(shù)改寫成十六進制數(shù)，在匯編語言程序設(shè)計時尤其如此。在書寫時，為了區(qū)別于十六進制和二進制數(shù)，通常在十六進制數(shù)后加字母H。返回本節(jié)1.3.2 字符數(shù)據(jù)1ASCII碼2BC

16、D碼1ASCII碼標準ASCII碼用7位二進制數(shù)編碼，共有128個。 計算機存儲器基本單位為8位，ASCII碼的最高位通常為0，通信時，最高位用作奇偶校驗位。 ASCII碼表中的前32個和最后1個編碼是不能顯示的控制字符，用于表示某種操作。 ASCII碼表中20H后的94個編碼是可顯示和打印的字符，其中包括數(shù)碼09，英文字母，標點符號等。 2BCD碼雖然二進制數(shù)實現(xiàn)容易,但不符合人們的使用習(xí)慣,且書寫閱讀不方便，所以在計算機輸入輸出時通常還是采用十進制來表示數(shù)，這就需要實現(xiàn)十進制與二進制間的轉(zhuǎn)換。為了轉(zhuǎn)換方便,常采用二進制編碼的十進制,簡稱為BCD碼。BCD碼就是用4位二進制數(shù)表示1位十進制整數(shù)。表示的方法有多種，常用的是8421BCD碼，它的表示規(guī)律如表1.1所示。 表1.1 十進制數(shù)字的8421BCD碼十進制數(shù)字8421BCD碼十進制數(shù)字8421BCD碼