学习汇编--硬件相关

在汇编中,大部分指令都是和CPU与内存相关的

内存

  • 内存空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。8086的内存地址范围为0x00000~0xFFFFF
  • 0x00000 ~ 0x9FFFF:主存储器。可读可写
  • 0xA0000 ~ 0xBFFFF:显存地址空间。可读可写
  • 0xCFFFF ~ 0x FFFFF:存储各种硬件系统信息。只读

CPU

总线

  • 地址总线
  • 数据总线
  • 控制总线

地址总线

  • 它决定了CPU的寻址能力

  • 8086的地址总线宽度是20,寻址能力是1M

       一根总线可以传的 2^1 个值(0,1).所以20根地址总线可以传递 2^20 个值。内存中一个内存单元保存一个字节,所以8086的寻址能力是1M
    

数据总线

  • 它决定CPU的传输能力

  • 8086的数据总线宽度是16,每次可以传输2个字节

      数据总线传递的是数据,16根同时放电,一次可以传输16个bit位,为2个Byte
    

控制总线

  • CPU对其它控件的控制,通过其传输

寄存器

不同的CPU,寄存器的个数、结构是不同的(8086是16位结构的CPU)

  • 8086有14个寄存器

    • 都是16位的寄存器
    • 可以存放2个字节


      image.png

通用寄存器

数据寄存器
  • 通常,CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器,然后再对通用寄存器中的数据进行运算
  • AX、BX、CX、DX:可以存放两个字节 *H、 *L ( * = A/B/C/D )。
寻址方式

物理地址 = 基地址 + 偏移地址

    * 8086的地址总线是20根,可以寻址的范围为0x00000 ~ 0xFFFFF。CPU是16位,计算出来的地址范围是0x0000 ~ 0xFFFF。为了满足地址总线的寻址范围,采用基地址+偏移地址的方法,通过CPU中的地址加法器计算出物理地址,再由地址总线传给内存,寻找物理地址。
    * 基地址必须是16的倍数
    * 偏移地址的寻址范围为64kb(0x0000 ~ 0xFFFF)
    * 8086内存最大可以分成16段。2^20 / 2 ^ 16 = 2^4

段寄存器

8086有四个段寄存器:CS、DS、SS、ES,当CPU需要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址

*   CS (Code Segment):代码段寄存器
*   DS (Data Segment):数据段寄存器
*   SS (Stack Segment):堆栈段寄存器
*   ES (Extra Segment):附加段寄存器
CS和IP
  • CS为代码段寄存器,IP为指令指针寄存器,它们指示了CPU当前要读取指令的地址
分析CS和IP的工作流程
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  • 程序启动时CS指向2000H,IP指向0000H
  1. 地址加法器计算CPU需要在内存中寻找的地址单元 20000H

  2. 地址加法器计算的20位地址结果传入输入输出控制电路

  3. 输入输出控制电路通过地址总线将地址传入内存

  4. 在内存中找到20000H地址单元,读取指令

  5. 指令通过数据总线传回输入输出控制电路

  6. 将指令放入指令缓冲器

  7. 修改IP中0000H的值

  8. 执行控制器

     注意:
     指令一旦放入指令缓冲器,立即修改IP的值,然后才会执行指令
     
     补充:
     * 在内存中读数据时,读多少个字节由汇编指令决定
     * 指令通过数据总线传回时,一次传多少字节由数据总线决定
     * 8086CPU启动时CS和IP分别被设置为CS=0xFFFFH,IP=0000H
    
指令和数据
  • 内存或磁盘上,指令和数据没有任何区别

  • 同样的信息既可以被CPU认为指令,又可以被认为数据

  • 通过CS:IP指向的时候被认为指令,通过DS指向时被认为数据

      注意:
      如果内存中的内容曾被CPU执行过,那么它所在的内存单元必然被CS:IP指向过
    
jmp指令
  • CPU从何处执行指令由CS,IP中的内容决定,所以可以通过修改CS,IP中的来控制CPU执行的目标指令
  • 8086提供mov指定,它可以修改大部分寄存器的值,但是不能修改CS,IP中的值。
  • 8086提供额外的指令来修改CS,IP,最简单的是jmp指令

jmp用法:

  • jmp CS:IP 该指令执行后CPU直接从修改后的CS:IP执行指令
  • jmp 数据寄存器,该指令将数据寄存器中的值,赋值给IP。适合CS不变的情况下使用
DS和[address]
  • DS,通常存放要访问数据的段地址

  • DS不能直接由mov ds,10000H赋值,需要数据寄存器间接

  • 【address】表示内存单元地址

      向ds中存入地址
      mov bx,1000H
      mov ds,bx
      mov al,[0]
    
大小端
  • 大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中(高低\低高)

  • 小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中(高高\低低)

      注意:
      ARM既可以工作在大端模式,也可以工作在小端模式
    
  • 栈:是一种具有特殊访问方式的存储空间
  • 8086将SS作为栈段的段地址,任意时刻,SS:SP指向栈顶元素
  • 8086提供PUSH和POP指令操作栈段的数据
PUSH
  • push ax 将ax中的数据入栈

      入栈过程:
      SP = SP - 2,SS:SP 指向当前栈顶前面的单元,以当前栈顶前面的单元为新的栈顶;
      将ax中的内容送入 SS:SP 指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶
    
POP
  • pop ax 将栈中数据存放到ax中

      出栈过程:
      将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;
      SP=SP + 2,SS:SP 指向当前栈顶下面的单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶
    
    
      如果将10000H 到 1000FH 这段空间当做栈,初始状态栈是空的,此时,SS=1000H,SP=10H
    
栈顶超界

当栈满的时候再使用push指令入栈,或栈空的时候再使用pop指令出栈,都将发生栈顶超界问题
栈顶超界是非常危险的,因为栈空间之外可能存放其他有用的数据、代码等。栈顶超界会覆盖这个数据、代码

注意:
在8086中,push、pop操作的数据都是2个字节的
栈段
  • 对于8086来说,在编程时,可以根据需要,将一组内存单元定义为一个段
  • 我们可以将一组长度为N(N<=64KB)、地址连续、起始地址为16倍数的内存单元,当做栈空间来使用,称为栈段。比如用 10010H~1001FH 这段内存空间当做栈来使用,我们就可以认为 10010H~1001FH 是一个栈段,它的段地址为1001H,长度为16字节
  • 如何使用push、pop等栈操作指令访问我们定义的栈段?
    • 用SS存放栈段的段地址,用SP存放栈顶的偏移地址
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