匯編第二章課件

第二章IBM-PC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器、存儲(chǔ)器第二章IBM-PC計(jì)算機(jī)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(chǔ)器中取出一條指令分析指令的操作碼從存儲(chǔ)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(chǔ)器重復(fù)下一個(gè)指令周期取指令和執(zhí)行指令可同時(shí)執(zhí)行，從而可以加速程序的運(yùn)行速度2.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲(chǔ)器中取出一條指令2AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標(biāo)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(duì)列總線數(shù)據(jù)總線地址總線（20位）（16位）指令隊(duì)列8086/8088CPU結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標(biāo)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(yùn)算和邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果2、4個(gè)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(jì)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(gè)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(jì)算機(jī)中用來存放數(shù)據(jù)的特殊存儲(chǔ)區(qū)域，按“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”的原則進(jìn)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(chǔ)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(yùn)行中需要保護(hù)的數(shù)據(jù)空間ES（附加段）：用于存放操作數(shù)的存儲(chǔ)空間每個(gè)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(gè)段的段地址則存6補(bǔ)碼加減運(yùn)算規(guī)則和計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)過程以補(bǔ)碼形式存在符號(hào)位參加運(yùn)算最高位產(chǎn)生的進(jìn)位可自然丟失硬件電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)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(bǔ)碼加減運(yùn)算規(guī)則和計(jì)算機(jī)中的實(shí)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(gè)指令字節(jié)的地址3、每取出一個(gè)指令字節(jié)，IP則自動(dòng)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(dòng)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(yùn)算和邏輯運(yùn)算的結(jié)果特征，及控制后續(xù)指令的運(yùn)行3、可以通過程序設(shè)置或清除PSW中的特征×

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

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

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CF：判斷算術(shù)運(yùn)算的最高位是否有（進(jìn)）借位，0——無，1——112.28086/8088存儲(chǔ)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(hào)的計(jì)算機(jī)，既可以按字節(jié)訪問，也可以按字訪問存儲(chǔ)容量單位：1KB=1024B，1MB=1024KB=1024×1024B65536B=26

×210B=64KB2.28086/8088存儲(chǔ)器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單128086/8088存儲(chǔ)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(chǔ)器組織7057613存儲(chǔ)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(jī)器字長，提供20位的物理地址（1MB的尋址范圍）的矛盾2、每個(gè)段的最大長度不超過64MB（216），且每個(gè)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(chǔ)器為什么要分段？如何分段？……存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址1514存儲(chǔ)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(gè)概念：1、物理地址：每個(gè)單元唯一確定的20位的地址，如303042、段地址：每個(gè)段的起始地址的高16位3、偏移地址：要訪問的存儲(chǔ)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(gè)邏輯地址可對(duì)應(yīng)同一個(gè)物理地址，如：3000：0404與3040：0004都對(duì)應(yīng)物理地址30404存儲(chǔ)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(jiǎn)介（一）80286微處理器1、特點(diǎn)16位的微處理器，與8086向上兼容存儲(chǔ)器可以在實(shí)地址和保護(hù)虛地址兩種方式下訪問2、寄存器結(jié)構(gòu)共15個(gè)16位的寄存器，13個(gè)與8086完全相同，不同的有以下兩個(gè)：（1）標(biāo)志寄存器增加了3位（2）增加了機(jī)器狀態(tài)字寄存器MSW×

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MSWIntel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）80286微處理器×17Intel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）80386微處理器1、特點(diǎn)32位的微處理器，向上兼容，尋址能力為4GB（232）有實(shí)地址、保護(hù)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(gè)32位的通用寄存器，可進(jìn)行8位、16位和32位操作2個(gè)32位的狀態(tài)寄存器6個(gè)16位的段選擇寄存器系統(tǒng)地址寄存器3個(gè)32位的控制寄存器8個(gè)調(diào)試寄存器和2個(gè)測(cè)試寄存器Intel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）80386微處理器18Intel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）80486微處理器1、特點(diǎn)32位的微處理器，比80386的速度高2~3倍浮點(diǎn)運(yùn)算器，8KB的高速緩存（Cache）采用RISC（簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)）技術(shù)支持多處理機(jī)系統(tǒng)2、寄存器結(jié)構(gòu)與80386沒有區(qū)別Intel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）80486微處理器19習(xí)題1、有兩個(gè)16位的字節(jié)數(shù)據(jù)和1個(gè)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(chǔ)示意圖2、段地址和偏移地址為2001H、0011H的存儲(chǔ)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(gè)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(gè)16位的字節(jié)數(shù)據(jù)和1個(gè)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(gè)段？xxxx0hb）每個(gè)段最大可以包括多少個(gè)存儲(chǔ)單元？

c）xxxxH:0000H是段內(nèi)哪一個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器、存儲(chǔ)器第二章IBM-PC計(jì)算機(jī)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(chǔ)器中取出一條指令分析指令的操作碼從存儲(chǔ)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(chǔ)器重復(fù)下一個(gè)指令周期取指令和執(zhí)行指令可同時(shí)執(zhí)行，從而可以加速程序的運(yùn)行速度2.1CPU功能結(jié)構(gòu)從存儲(chǔ)器中取出一條指令23AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標(biāo)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(duì)列總線數(shù)據(jù)總線地址總線（20位）（16位）指令隊(duì)列8086/8088CPU結(jié)構(gòu)框圖AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI標(biāo)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(yùn)算和邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果2、4個(gè)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(jì)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(gè)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(jì)算機(jī)中用來存放數(shù)據(jù)的特殊存儲(chǔ)區(qū)域，按“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”的原則進(jìn)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(chǔ)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(yùn)行中需要保護(hù)的數(shù)據(jù)空間ES（附加段）：用于存放操作數(shù)的存儲(chǔ)空間每個(gè)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(gè)段的段地址則存27補(bǔ)碼加減運(yùn)算規(guī)則和計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)過程以補(bǔ)碼形式存在符號(hào)位參加運(yùn)算最高位產(chǎn)生的進(jìn)位可自然丟失硬件電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)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?。?006.2.17補(bǔ)碼加減運(yùn)算規(guī)則和計(jì)算機(jī)中的實(shí)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(gè)指令字節(jié)的地址3、每取出一個(gè)指令字節(jié)，IP則自動(dòng)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(dòng)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(yùn)算和邏輯運(yùn)算的結(jié)果特征，及控制后續(xù)指令的運(yùn)行3、可以通過程序設(shè)置或清除PSW中的特征×

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

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

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CF：判斷算術(shù)運(yùn)算的最高位是否有（進(jìn)）借位，0——無，1——322.28086/8088存儲(chǔ)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(hào)的計(jì)算機(jī)，既可以按字節(jié)訪問，也可以按字訪問存儲(chǔ)容量單位：1KB=1024B，1MB=1024KB=1024×1024B65536B=26

×210B=64KB2.28086/8088存儲(chǔ)器組織低字節(jié)單元高字節(jié)單338086/8088存儲(chǔ)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(chǔ)器組織7057634存儲(chǔ)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(jī)器字長，提供20位的物理地址（1MB的尋址范圍）的矛盾2、每個(gè)段的最大長度不超過64MB（216），且每個(gè)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(chǔ)器為什么要分段？如何分段？……存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)段地址ALU偏移地址1535存儲(chǔ)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(gè)概念：1、物理地址：每個(gè)單元唯一確定的20位的地址，如303042、段地址：每個(gè)段的起始地址的高16位3、偏移地址：要訪問的存儲(chǔ)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(gè)邏輯地址可對(duì)應(yīng)同一個(gè)物理地址，如：3000：0404與3040：0004都對(duì)應(yīng)物理地址30404存儲(chǔ)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(jiǎn)介（一）80286微處理器1、特點(diǎn)16位的微處理器，與8086向上兼容存儲(chǔ)器可以在實(shí)地址和保護(hù)虛地址兩種方式下訪問2、寄存器結(jié)構(gòu)共15個(gè)16位的寄存器，13個(gè)與8086完全相同，不同的有以下兩個(gè)：（1）標(biāo)志寄存器增加了3位（2）增加了機(jī)器狀態(tài)字寄存器MSW×

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MSWIntel80x86微處理器簡(jiǎn)介（一）8028