匯編第二章課件

第二章IBM-PC計算機系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器、存儲器第二章IBM-PC計算機系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存12.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲器中取出一條指令分析指令的操作碼從存儲器中取出所需要的操作數(shù)執(zhí)行指令將結(jié)果寫入存儲器重復(fù)下一個指令周期取指令和執(zhí)行指令可同時執(zhí)行，從而可以加速程序的運行速度2.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲器中取出一條指令2AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標志DSSSES內(nèi)部寄存器CS123456暫存器ALUEU控制器ALU總線控制電路通用寄存器ALU數(shù)據(jù)總線（16位）執(zhí)行單元EU總線接口單元BIU8086總線（8位）隊列總線數(shù)據(jù)總線地址總線（20位）（16位）指令隊列8086/8088CPU結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標志DSSS38086/8088寄存器結(jié)構(gòu)寄存器：CPU內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的部件，與ALU可保持同步，速度快，但數(shù)量有限（1）通用寄存器數(shù)據(jù)寄存器AHALBHBLCHCLDHDL15870AXBXCXDX1、用來保存算術(shù)運算和邏輯運算的操作數(shù)和中間結(jié)果2、4個16位的寄存器，又可以分開作8位的寄存器使用，例AX可分為AH和AL使用3、AX又稱累加器，BX稱基址寄存器，CX稱計數(shù)寄存器，DX稱數(shù)據(jù)寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)寄存器：CPU內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的部件48086/8088寄存器結(jié)構(gòu)地址指針和變址寄存器SPBPSIDI1、四個16位的寄存器，不能分開使用2、SP稱為堆棧指針，用來表示棧頂?shù)钠频刂?、BP稱為基址指針寄存器4、SI稱為源變址寄存器，DI稱為目的變址寄存器堆棧：在計算機中用來存放數(shù)據(jù)的特殊存儲區(qū)域，按“先進后出，后進先出”的原則進行數(shù)據(jù)操作8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)地址指針和變址寄存器SPBPSI58086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）段寄存器8086/8088中，將存儲空間劃分為四種邏輯段，它們是：CS（代碼段）：用于存放指令的空間DS（數(shù)據(jù)段）：用于存放程序中所需操作數(shù)的空間SS（堆棧段）：用于存放程序運行中需要保護的數(shù)據(jù)空間ES（附加段）：用于存放操作數(shù)的存儲空間每個段的段地址則存放在相應(yīng)的段寄存器中（參考2.2節(jié)）8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）段寄存器每個段的段地址則存6補碼加減運算規(guī)則和計算機中的實現(xiàn)過程以補碼形式存在符號位參加運算最高位產(chǎn)生的進位可自然丟失硬件電路簡單，容易實現(xiàn)8086/8088CPU的通用寄存器結(jié)構(gòu)通用寄存器AX、BX、CX、DX地址和指針寄存器SP、BP、SI、DI段寄存器CS、DS、SS、ES寄存器的名字！寄存器的長度！！2006.2.17補碼加減運算規(guī)則和計算機中的實現(xiàn)過程8086/8088CPU78086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指令指示器IP1、16位的寄存器2、指向下一條要執(zhí)行的指令或下一個指令字節(jié)的地址3、每取出一個指令字節(jié)，IP則自動加1注意：程序員不能直接訪問IP，但可以通過指令改變IP值，從而改變程序的執(zhí)行順序b86400050001代碼段IP自動加18086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指令指示器IP注意：b8688086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）程序狀態(tài)字PSW1、16位的寄存器2、反映算術(shù)運算和邏輯運算的結(jié)果特征，及控制后續(xù)指令的運行3、可以通過程序設(shè)置或清除PSW中的特征×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）程序狀態(tài)字PSW×××9×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

（進）借位標志奇偶標志位半（進）借位標志零標志位負號標志位單步標志位允許中斷標志位增量方向標志位溢出標志位××××ODITSZ×A×P×10CF：判斷算術(shù)運算的最高位是否有（進）借位，0——無，1——有PF：判斷運算結(jié)果中是否有偶數(shù)個1，0——奇，1——偶AF：判斷算術(shù)運算的第3位是否有（進）借位，0——無，1——有ZF：判斷運算結(jié)果是否為零，0——不為零，1——是零SF：判斷運算結(jié)果是否為負數(shù)，0——為正，1——為負OF：判斷運算結(jié)果是否有溢出錯誤，0——沒有，1——溢出DF：用于串操作指令I(lǐng)F：用于中斷請求是否能被響應(yīng)的判斷TF：陷阱標志，用于程序調(diào)試×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

CF：判斷算術(shù)運算的最高位是否有（進）借位，0——無，1——112.28086/8088存儲器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單元字單元0000000002000040000600008FFFFE0000A0000100003000050000900007FFFFF0000B158701、8086/8088是16位的CPU，字長為162、8086/8088的地址為20位，即尋址能力為1MB（220）3、按字節(jié)編號的計算機，既可以按字節(jié)訪問，也可以按字訪問存儲容量單位：1KB=1024B，1MB=1024KB=1024×1024B65536B=26

×210B=64KB2.28086/8088存儲器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單128086/8088存儲器組織70576A912B0000000001000020000300004FFFFF000050000600007FFFFE（00002H）=57H（00003H）=6AH（00005H）=91H（00006H）=2BH（00002H）=6A57H（規(guī)則字）（00005H）=2B91H（非規(guī)則字）字節(jié)訪問：字訪問：8086/8088存儲器組織7057613存儲器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址15015020位的物理地址00001、解決用16位的機器字長，提供20位的物理地址（1MB的尋址范圍）的矛盾2、每個段的最大長度不超過64MB（216），且每個段的起始地址必須能被16整除，即20位的最低4位為00003、段地址*10H+偏移地址=物理地址存儲器為什么要分段？如何分段？……存儲器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址1514存儲器的分段結(jié)構(gòu)70576A912B3000030001FFFFF304003040130402FFFFE3040330404段地址3040偏移地址0004物理地址30404段地址3000偏移地址0404幾個概念：1、物理地址：每個單元唯一確定的20位的地址，如303042、段地址：每個段的起始地址的高16位3、偏移地址：要訪問的存儲單元與段始址的偏移距離4、邏輯地址：16位的段地址和16位的偏移地址多個邏輯地址可對應(yīng)同一個物理地址，如：3000：0404與3040：0004都對應(yīng)物理地址30404存儲器的分段結(jié)構(gòu)70576A912B315邏輯地址的來源操作類型正常使用段可替換段偏移地址取指令堆棧操作變量（除以下情況）源數(shù)據(jù)串目的數(shù)據(jù)串BP作基地址寄存器CSSSDSSIDISS無無CS、ES、SSCS、ES、SS無CS、ES、SSIPSP有效地址EASIDI有效地址EA邏輯地址的來源操作類型正常使用段可替換段偏移地址取指令堆棧操16Intel80x86微處理器簡介（一）80286微處理器1、特點16位的微處理器，與8086向上兼容存儲器可以在實地址和保護虛地址兩種方式下訪問2、寄存器結(jié)構(gòu)共15個16位的寄存器，13個與8086完全相同，不同的有以下兩個：（1）標志寄存器增加了3位（2）增加了機器狀態(tài)字寄存器MSW×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

TS

EM

MP

PE

MSWIntel80x86微處理器簡介（一）80286微處理器×17Intel80x86微處理器簡介（一）80386微處理器1、特點32位的微處理器，向上兼容，尋址能力為4GB（232）有實地址、保護虛地址和虛擬8086三種工作模式允許多條指令重疊操作2、寄存器結(jié)構(gòu)8個32位的通用寄存器，可進行8位、16位和32位操作2個32位的狀態(tài)寄存器6個16位的段選擇寄存器系統(tǒng)地址寄存器3個32位的控制寄存器8個調(diào)試寄存器和2個測試寄存器Intel80x86微處理器簡介（一）80386微處理器18Intel80x86微處理器簡介（一）80486微處理器1、特點32位的微處理器，比80386的速度高2~3倍浮點運算器，8KB的高速緩存（Cache）采用RISC（簡單指令系統(tǒng)的計算機）技術(shù)支持多處理機系統(tǒng)2、寄存器結(jié)構(gòu)與80386沒有區(qū)別Intel80x86微處理器簡介（一）80486微處理器19習(xí)題1、有兩個16位的字節(jié)數(shù)據(jù)和1個8位和字節(jié)數(shù)據(jù)，BFD2H、92B7H和39H，分別存放在000D4H、000D7H和000D9H單元中，試畫出存儲示意圖2、段地址和偏移地址為2001H、0011H的存儲單元的物理地址是什么？如果段地址和偏移地址為101AH、1000H和5A00H、130CH呢？3、如果一個程序在開始執(zhí)行前，（CS）=0A7F0H，（IP）=2B40H，試問該程序的第一條指令的物理地址是多少？D2BF

B792

39000D3000D4000D5000D6000D7000D8000D9000DA物理地址=段地址*10H+偏移地址=2001H*10H+0011H=20021H=101AH*10H+1000H=111A0H=5A00H*10H+130CH=5B30CH習(xí)題1、有兩個16位的字節(jié)數(shù)據(jù)和1個8位和字節(jié)數(shù)20涉及分段的其他問題

a）1M內(nèi)存空間總共可以分多少個段？xxxx0hb）每個段最大可以包括多少個存儲單元？

c）xxxxH:0000H是段內(nèi)哪一個單元？其物理地址是多少？涉及分段的其他問題21第二章IBM-PC計算機系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器、存儲器第二章IBM-PC計算機系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存222.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲器中取出一條指令分析指令的操作碼從存儲器中取出所需要的操作數(shù)執(zhí)行指令將結(jié)果寫入存儲器重復(fù)下一個指令周期取指令和執(zhí)行指令可同時執(zhí)行，從而可以加速程序的運行速度2.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲器中取出一條指令23AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標志DSSSES內(nèi)部寄存器CS123456暫存器ALUEU控制器ALU總線控制電路通用寄存器ALU數(shù)據(jù)總線（16位）執(zhí)行單元EU總線接口單元BIU8086總線（8位）隊列總線數(shù)據(jù)總線地址總線（20位）（16位）指令隊列8086/8088CPU結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標志DSSS248086/8088寄存器結(jié)構(gòu)寄存器：CPU內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的部件，與ALU可保持同步，速度快，但數(shù)量有限（1）通用寄存器數(shù)據(jù)寄存器AHALBHBLCHCLDHDL15870AXBXCXDX1、用來保存算術(shù)運算和邏輯運算的操作數(shù)和中間結(jié)果2、4個16位的寄存器，又可以分開作8位的寄存器使用，例AX可分為AH和AL使用3、AX又稱累加器，BX稱基址寄存器，CX稱計數(shù)寄存器，DX稱數(shù)據(jù)寄存器8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)寄存器：CPU內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的部件258086/8088寄存器結(jié)構(gòu)地址指針和變址寄存器SPBPSIDI1、四個16位的寄存器，不能分開使用2、SP稱為堆棧指針，用來表示棧頂?shù)钠频刂?、BP稱為基址指針寄存器4、SI稱為源變址寄存器，DI稱為目的變址寄存器堆棧：在計算機中用來存放數(shù)據(jù)的特殊存儲區(qū)域，按“先進后出，后進先出”的原則進行數(shù)據(jù)操作8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)地址指針和變址寄存器SPBPSI268086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）段寄存器8086/8088中，將存儲空間劃分為四種邏輯段，它們是：CS（代碼段）：用于存放指令的空間DS（數(shù)據(jù)段）：用于存放程序中所需操作數(shù)的空間SS（堆棧段）：用于存放程序運行中需要保護的數(shù)據(jù)空間ES（附加段）：用于存放操作數(shù)的存儲空間每個段的段地址則存放在相應(yīng)的段寄存器中（參考2.2節(jié)）8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（2）段寄存器每個段的段地址則存27補碼加減運算規(guī)則和計算機中的實現(xiàn)過程以補碼形式存在符號位參加運算最高位產(chǎn)生的進位可自然丟失硬件電路簡單，容易實現(xiàn)8086/8088CPU的通用寄存器結(jié)構(gòu)通用寄存器AX、BX、CX、DX地址和指針寄存器SP、BP、SI、DI段寄存器CS、DS、SS、ES寄存器的名字！寄存器的長度！！2006.2.17補碼加減運算規(guī)則和計算機中的實現(xiàn)過程8086/8088CPU288086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指令指示器IP1、16位的寄存器2、指向下一條要執(zhí)行的指令或下一個指令字節(jié)的地址3、每取出一個指令字節(jié)，IP則自動加1注意：程序員不能直接訪問IP，但可以通過指令改變IP值，從而改變程序的執(zhí)行順序b86400050001代碼段IP自動加18086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（3）指令指示器IP注意：b86298086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）程序狀態(tài)字PSW1、16位的寄存器2、反映算術(shù)運算和邏輯運算的結(jié)果特征，及控制后續(xù)指令的運行3、可以通過程序設(shè)置或清除PSW中的特征×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)（4）程序狀態(tài)字PSW×××30×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

（進）借位標志奇偶標志位半（進）借位標志零標志位負號標志位單步標志位允許中斷標志位增量方向標志位溢出標志位××××ODITSZ×A×P×31CF：判斷算術(shù)運算的最高位是否有（進）借位，0——無，1——有PF：判斷運算結(jié)果中是否有偶數(shù)個1，0——奇，1——偶AF：判斷算術(shù)運算的第3位是否有（進）借位，0——無，1——有ZF：判斷運算結(jié)果是否為零，0——不為零，1——是零SF：判斷運算結(jié)果是否為負數(shù)，0——為正，1——為負OF：判斷運算結(jié)果是否有溢出錯誤，0——沒有，1——溢出DF：用于串操作指令I(lǐng)F：用于中斷請求是否能被響應(yīng)的判斷TF：陷阱標志，用于程序調(diào)試×

×

×

×

O

D

I

T

S

Z

×

A

×

P

×

C

CF：判斷算術(shù)運算的最高位是否有（進）借位，0——無，1——322.28086/8088存儲器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單元字單元0000000002000040000600008FFFFE0000A0000100003000050000900007FFFFF0000B158701、8086/8088是16位的CPU，字長為162、8086/8088的地址為20位，即尋址能力為1MB（220）3、按字節(jié)編號的計算機，既可以按字節(jié)訪問，也可以按字訪問存儲容量單位：1KB=1024B，1MB=1024KB=1024×1024B65536B=26

×210B=64KB2.28086/8088存儲器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單338086/8088存儲器組織70576A912B0000000001000020000300004FFFFF000050000600007FFFFE（00002H）=57H（00003H）=6AH（00005H）=91H（00006H）=2BH（00002H）=6A57H（規(guī)則字）（00005H）=2B91H（非規(guī)則字）字節(jié)訪問：字訪問：8086/8088存儲器組織7057634存儲器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址15015020位的物理地址00001、解決用16位的機器字長，提供20位的物理地址（1MB的尋址范圍）的矛盾2、每個段的最大長度不超過64MB（216），且每個段的起始地址必須能被16整除，即20位的最低4位為00003、段地址*10H+偏移地址=物理地址存儲器為什么要分段？如何分段？……存儲器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址1535存儲器的分段結(jié)構(gòu)70576A912B3000030001FFFFF304003040130402FFFFE3040330404段地址3040偏移地址0004物理地址30404段地址3000偏移地址0404幾個概念：1、物理地址：每個單元唯一確定的20位的地址，如303042、段地址：每個段的起始地址的高16位3、偏移地址：要訪問的存儲單元與段始址的偏移距離4、邏輯地址：16位的段地址和16位的偏移地址多個邏輯地址可對應(yīng)同一個物理地址，如：3000：0404與3040：0004都對應(yīng)物理地址30404存儲器的分段結(jié)構(gòu)70576A912B336邏輯地址的來源操作類型正常使用段可替換段偏移地址取指令堆棧操作變量（除以下情況）源數(shù)據(jù)串目的數(shù)據(jù)串BP作基地址寄存器CSSSDSSIDISS無無CS、ES、SSCS、ES、SS無CS、ES、SSIPSP有效地址EASIDI有效地址EA邏輯地址的來源操作類型正常使用段可替換段偏移地址取指令堆棧操37Intel80x86微處理器簡介（一）80286微處理器1、特點16位的微處理器，與8086向上兼容存儲器可以在實地址和保護虛地址兩種方式下訪問2、寄存器結(jié)構(gòu)共15個16位的寄存器，13個與8086完全相同，不同的有以下兩個：（1）標志寄存器增加了3位（2）增加了機器狀態(tài)字寄存器MSW×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

TS

EM

MP

PE

MSWIntel80x86微處理器簡介（一）8028