(重编)《汇编语言(第三版)》笔记(二) - 寄存器

2017年6月19号重编,完善思维导图。
2017年8月12号重编,完善思维导图。

// 监测点 1.1 答案
1.答案:13
  解析:8KB = 8*1024 Byte = 2的13次方 Byte  
        因为每个内存单元是1 Byte,所以地址总线就是13根。
2.答案:1KB 的存储器有 1024 个存储单元。存储单元的编号从 0 到 1023。
3.答案:1KB 的存储器可以存储 1024*8 个 bit,1024 个 Byte。
4.答案:1GB、1MB、1KB 分别是 2^30、2^20、2^10 Byte。(n^m 的意思是 n 的 m 次幂) 
5.答案:8080、8088、80286、80386 的地址总线宽度分别是 16 根、20 根、24 根、32 根,则它们的寻址能力分别为:64(KB)、1(MB)、16(MB)、4(GB)。 
6.答案:8080、8088、8086、80286、80386 的数据总线宽度分别为 8 根、8 根、16 根、 16 根、32 根。则它们一次可以传送的数据为:1(B)、1(B)、2(B)、2(B)、4(B)。 
7.答案:从内存中读取 1024 字节的数据,8086 至少要读 512 次、80386 至少要读 256 次。
8.答案:在存储器中,数据和程序以二进制形式存放。
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第二章:寄存器

  • 一个 CPU 基本由:运算器、控制器、寄存器等器件构成,靠内部总线相连。
    • 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,在数据传递
  • 对于程序员来讲,主要部件是寄存器,寄存器是程序员可以用指令读写的部件。
  • (了解)8086CPU(一个古老的CPU)有 14 的寄存器:AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP,IP,CS,SS,DS,ES,PSW。

1.通用寄存器

  • 8086CPU的所有寄存器都是 16 位的,可以存放两个字节(一个字节 8 位)。
  • AX,BX,CX,DX这 4 个存储器通常放一般性的数据,被称为通用寄存器。
Snip20170529_1.png
  • 一个 16 位寄存器可以存储一个 16 位的数据,最大值为 2的16次方 - 1
  • 8086CPU的上一代 CPU 中的寄存器都是 8 位,为了保证兼容,AX,BX,CX,DX都可以分为两个独立使用的 8 位寄存器。
  • AX 可分为 AH(height) 和 AL(low)。
  • BX 可分为 BH(height) 和 BL(low)。
  • CX 可分为 CH(height) 和 CL(low)。
  • DX 可分为 DH(height) 和 DL(low)。
Snip20170529_3.png

2.字在寄存器中的存储

  • 出于兼容新考虑,8086CPU可以一次性处理两种尺寸的数据
  • 字节(byte):一个字节由 8 个 bit 组成,存在 8 位寄存器中。
  • 字(word):一个字由两个字节组成,分别称为高位字节、低位字节。
Snip20170529_2.png
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3.几条汇编指令

  • 一条汇编指令或一个寄存器的名称不区分大小写。
Snip20170530_4.png
  • 练习:请计算一下下面表格的结论.
Snip20170530_7.png
  • (在第三行卡住了,才知每一行的结论都是相关连的。😅)
  • (其次:mov ax, 001AH,001AH不要想当然就是bx。)
Snip20170530_8.png
  • 练习:请计算一下下面表格的结论.
Snip20170530_9.png
Snip20170530_13.png
  • 系统自带的计算器都有进制转换的功能,请结合计算。
Snip20170601_3.png
  • 答案在下一期

4.物理地址

  • 所有内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间,每一个内存单元在空间中都有唯一的地址(物理地址)。
  • 在 CPU 向地址总线上发出物理地址之前,必须要在内部先形成物理地址。

5.16位结构的CPU

  • 8086CPU是 16 位机(16 位结构的CPU)
  • 运算器一次最多可以处理16位数据
  • 寄存器的最大宽度为 16 位
  • 寄存器和存储器之间的通路为 16 位

6.8086CPU给出的物理地址的方法

  • 8086CPU 有 20 位地址总线,可以传送 20 位地址,达到 1MB (1MB=1024x1024=2的20次方)寻址能力
  • 8086CPU 又是 16 位结构,在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为 16 位。
  • 从内部结构看:简单的发出只能送出 16 位的地址,表现出 64KB 的选址能力。
  • 8086CPU 采用一种在内部用两个 16 位地址合成的方法来形成一个 20 位的物理地址。
Snip20170615_7.png
  • 地址加法器采用物理地址=段地址x16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。
  • 例如,8086CPU 要访问地址为123C8H的内存单元,过程如下:
Snip20170615_8.png
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  • 个人理解

  • 结合上面两张图,再结合计算,我起初还不明白,1230x16=12300?``WHY?

  • 通过计算和对第二张图的理解

Snip20170615_11.png
Snip20170615_12.png
  • 图中二进制向左移了四位
  • 集合上图中结论:一个 X 进制的数据左移 1 位,相当于乘以 X。
  • 我一个一个的乘以2,发现确实等于 12300
  • 突然知道,16 是十进制的,转换成 16 进制是 10 😅。
  • 结论:16 要转换成相同进制再计算。
  • 结论:十六进制的段地址 x16,结果就是加一个 0.

7.“物理地址=段地址x16+偏移地址”的本质含义

  • 本质含义:CPU 在访问内存时,用一个基础地址(段地址x16)和一个相对于基础地址的偏移地址相加,给出内存单元的物理地址。
  • 段地址x16可以看作是基础地址。

8.段的概念

  • 内存并没有分段,段的划分来自于 CPU,由于 8086CPU 用 "物理地址=基础地址(段地址x16)+偏移地址" 的方式给出内存单元的物理地址,我们可以用分段的方式来管理内存。
  • 偏移地址为 16 位,16 位地址的寻址能力为 64K,所以一个段的长度最大为 64K 。
Snip20170615_14.png
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  • 答案见下回

9.段寄存器

  • 段地址在 8086CPU 的段寄存器中存放。
  • 8086CPU 有 4 个段寄存器:CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)、ES(附加段寄存器,前面几个放不下,就放在这里)
  • 当 8086CPU 要访问内存时由这 4 个段寄存器提供内存单元的段地址。

10.CS和IP

  • CS 和 IP 是 8086CPU 中两个最关键的寄存器,它们指示了 CPU 当前要读取指令的地址。
  • CS 为代码段寄存器,IP 为指令指针寄存器。
  • 8086CPU 中任意时刻,CPU 将 CS:IP 指向的内容当作指令执行
Snip20170615_29.png
未命名xx.gif
  • 读取一条指令后,IP 中的值自动增加,以使 CPU 可以读取下一条指令。当前读入的指令 B82301
  • 1.从 CS:IP 指向的内存单元读取指令,读取的指令进入指令缓冲器;
  • 2.IP = IP + 所读指令的长度,从而指向下一条指令;
  • 3.执行指令。转到步骤(1),重复这个过程。
  • CS 和 IP 的内容提供了 CPU 要执行指令的地址。
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11.修改 CS、IP 的指令

  • 在 CPU 中,程序员能够用指令读写的部件只有寄存器,程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对 CPU 的控制。CPU 从何处执行指令是由 CS、IP 中的内容决定的,程序员可以通过改变 CS、IP 中的内容来控制执行目标指令。
  • mov:传送指令,不能用于设置 CS、IP 的值。
  • 转移指令:能够改变 CS、IP 的内容的指令
  • jmp:一个最简单的可以修改 CS、IP 的指令

jmp 2AE3:3,执行后:CS=2AE3HIP=0003HCPU 将从 2AE33H 处读取指令。

  • "jmp 段地址:偏移地址" 指令的功能为:用指令中给出的段地址修改 CS,偏移地址修改 IP。
  • "jmp 某一合法寄存器" 指令的功能为:用寄存器中的值修改 IP。
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12.代码段

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实验 1 查看 CPU 和内存,用机器指令和汇编编程

  • 步骤见下期
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