汇编学习笔记(1) -- 计算机简单结构与寄存器
计算机简单结构
存储器
指内存
存储器被划分成若干个存储单元，每个存储单元从0开始编号
一个存储单元可以存储8bit(比特,b,一个二进制位)，即存储1byte(字节,B)
1byte=8bit
1KB=1024B(byte)
1MB=1024KB...
cpu要从内存中读取数据，得进行3类信息的交互：
存储单元的地址(地址信息);
器件的选择，读或写的命令(控制信息);
读或写的数据(数据信息)。
数据通过总线传输，总线逻辑上分为：地址总线，控制总线和数据总线
cpu从3号单元读取数据过程
1.cpu通过地址线将地址信息3发出
2.cpu通过控制线发出内存读命令，选中芯片并通知
3.存储器将3号单元中的数据8通过数据线送入cpu
地址总线
地址总线传输信息决定了cpu对存储单元的寻址能力
一根地址总线只能传输1个二进制数据
设有十根地址总线，则一次传输10个二进制数据，而10个二进制可以组合成2^10个(0~1023)
N根地址总线可以让cpu最多可以寻找2^N个内存单元
数据总线
数据总线的宽度决定了cpu数据交互的速度
8根总线传输8二进制数(bit)即一个字节
控制总线
由不同的控制线组成，其宽度决定了cpu对外部器件的控制力
列如："读信号输出"的控制线，cpu向该线输出低电平表示要读取数据
主板
cpu，存储器，外围芯片组等在主板上，通过总线相连
接口卡
cpu不能直接控制外设(显示器，音箱)，外设连接插在扩展插槽上的接口卡，cpu通过总线控制接口卡，接口卡控制外设
存储器芯片
随机存储器(RAM)
内存
与CPU直接交换数据的内部存储器。
速度很快，断电所存储的数据将丢失
接口卡上的RAM
接口卡的内存，如显存，显卡将显示的内容放在显存上再输出到显示器
只读存储器(ROM)
BIOS(基本输入/输出系统)
主板和各类接口卡(显卡网卡)厂商提供的软件系统
以上存储器均与总线相连，cpu将这些存储器看作一个由若干个存储单元组成的逻辑存储器(内存地址空间)
逻辑存储器大小受cpu寻址能力限制
总线地址宽度为20，则可以传输2^20个不同地址信息(定位2^20个内存单元)
1内存单元为字节
地址总线为20，2^20byte=1MB
地址总线为32，2^32byte=4GB
地址总线为32，2^32byte=4GB
寄存器
cpu一般由运算器、控制器、寄存器等器件构成，由总线(相对于cpu为内部总线)相连
运算器进行信息处理;
寄存器进行信息存储;
控制器控制各种器件进行工作;
内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据的传送。
汇编主要学习寄存器，可以用指令改变寄存器内容实现控制cpu
8086CPU 有14个寄存器: AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW
通用寄存器
AX、BX、CX、DX通常用来存放一般性数据
AX的逻辑结构
这是16位寄存器，为了兼容上一代的8位寄存器，通用寄存器可分为两个独立8位寄存器
AX可分为AH和AL;
BX可分为BH和BL;
CX可分为CH和CL;
DX可分为DH和DL。
AX的低8位(0位~7位)构成了AL寄存器，高8位(8位~15位)构成了AH寄存器。
AH和AL寄存器是可以独立使用的8位寄存器。图2.4展示了16位寄存器及它所分成的
两个8位寄存器的数据存储的情况。
存储器中的字
字节(byte)由8bit组成，可存于8位寄存器中
字(word)，一个字由两个字节组成。分别为这个字的高位字节和低位字节
例：20000的二进制是100 1110 0010 0000
AH寄存器存储高8位：100 1110
AL寄存器存储低8位:：0010 0000
合起来是20000，拆分来看AH为78 AL为32
简单汇编指令
注意：
AX：9999H BX：9876H
执行add ax,bx后，因为AX是16位存储器，只能存放4位16进制，所以AX的值为320F（计算结果为1320F）
物理地址
内存单元逻辑上为一个存储空间，每个内存单元在这个空间中的地址被称为物理地址
8086cpu有20位地址总线，可以传送20位地址，寻址能力为1MB
8086使用两个16位地址合成20位物理地址，cpu内部相关部件提供两个16位地址后通过内部总线送到cpu内部的地址加法器
之后再输出到地址总线
地址加法器采用物理地址=段地址*16+偏移地址的方法来合成
当段地址是十六进制时，左移一位(4EH变4E0H，20H变200H)
当段地址时十进制时，乘以16
当段地址是二进制时，左移四位或者说直接*10000 （4EH二进制为100 1110 左移四位就是100 11100000，转为十六进制就是4E0H）
访问123C8H的内存单元
注意，这里的1230是十六进制
段地址*16也叫左移4位
注意，是十进制换算成二进制后左移的规律
段地址中的段，并不是值内存分段了，而是cpu划分了内存单元，相当于给了编号
可将地址连续，起始位置为16的倍数的一组内存定义为一个段
数据在21F60H内存单元，对于8086cpu的描述为：
数据存在内存2000：1F60单元中
数据存在内存的2000段中的1F60单元中
段寄存器
段地址在8086cpu的段寄存器中存放
8086cpu有四个段寄存器：CS,DS,SS,ES
CS和IP
8086cpu中最关键的两个寄存器，指示了cpu当前读取指令的地址
CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器
两个寄存器的内容通过地址加法器合成内容(CS*16+IP)
而CS：IP指向的内容被当作指令处理
修改这两个寄存器内容不能用MOV
而是
jmp 段地址:偏移地址，如
jmp 2AE3:3，执行后: CS= 2AE3H, IP=0003H， CPU将从2AE33H处读取指令。
jmp 3:0B16，执行后: CS=0003H， IP=0B16H， CPU 将从00B46H处读取指令。
只改变IP的内容
jmp ax， 指令执行前: ax=1000H， CS=2000H，IP=0003H
指令执行后: ax=1000H， CS= 2000H，IP=1000H
jmp bx， 指令执行前: bx=0B16H，CS=2000H, IP=0003H
指令执行后: bx=0B16H，CS =2000H，IP=0B16H
代码段
可以将长度为N(N<=64KB)的一组代码，存放一组连续、起始地址为16的倍数的内存单元中
这段内存是用来存放代码的，名叫代码段
例子：
这段长度是十个字节的指令，存放在123B0H~123B9H的一组内存单元中
可以认为这是一个段地址为123BH，长度为10个字节的代码段
要想执行这个代码段。得让CS=123BH,IP=0000H
让物理地址指向代码段开头
debug
R命令查看、改变CPU寄存器的内容;
D命令查看内存中的内容:
E命令改写内存中的内容;
U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令;
T命令执行一条机器指令;
A命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令。
左边是CS:IP
mov ax,1234为3个字节。所以下个IP地址是103
右边是转换成ASCII码
查看内容可以指定起始位置
d 1000:0 9表示1000:0~1000:9
t执行命令需要指定地址
使用r来改变CS:IP
按一下执行一个指令
小结
(1)汇编指令是机器指令的助记符，同机器指令一一对应。
(2)每一种CPU都有自己的汇编指令集。
(3) CPU可以直接使用的信息在存储器中存放。
(4)在存储器中指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。
(5)一个存储单元可以存储8个bit(8位二进制数)
(6)CPU芯片有许多管脚，这些管脚和脚引出总线。
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与其它器件进行数据传送时一次数据传送量;
控制总线宽度决定了CPU对系统中其它器件的控制能力。
参考： 王爽 - 汇编语言 和 小甲鱼零基础汇编
