汇编语言程序设计第二章计算机组织

汇编语言程序设计第二章计算机组织1第1页，共23页，2023年，2月20日，星期日80x86是由美国Intel公司生产的微处理器,公司成立于1968年(Apple于1976)1969年就设计出4位的4004芯片1973年设计出8位的8080芯片1978年正式推出16位的8086微处理器芯片由此开始Intel公司的80x86微处理器系列的生产历史.2第2页，共23页，2023年，2月20日，星期日插曲:

当IBM进入PC市场时,8086/8088成为首选.尽管后来IBM要自己开发新CPU,并且想踢开Intel,但Intel80286却帮助Compaq抓住了机会.Compaq迅速推出兼容机并大举成功(Compaq可能是CompatibilityQuickly的缩写),IBM自己的CPU也就胎死腹中了.因为当时人们还没有对计算机产生“代”的概念.当苹果机选用6502时,开发6502的那家CPU公司认为从此可以稳坐泰山了,就没有投入精力去开发新的或与这一代兼容的16位的下一代CPU.这时,Intel看到了机会,它迅速地研制出比苹果机要好得多的16位CPU8086,这里,苹果发现压力很大,所以也做了一个16位的也能兼容6502的CPU,但是,这个CPU比8086差些,所以苹果公司以后也就一直没有用生产6502CPU的公司的CPU了,这个公司就失去了成为生产CPU的核心公司的一个机会.后来的苹果选用了68000.3第3页，共23页，2023年，2月20日，星期日编程有关的逻辑结构CPURAMI/O端口运算器寄存器组存储器输入或输出端口4第4页，共23页，2023年，2月20日，星期日2.1.2软件

操作系统常驻监督程序系统软件文件管理系统

I/O

驱动程序调试程序文本编辑程序翻译程序连接程序装入程序系统程序用户软件用户程序用户程序库计算机软件层次图5第5页，共23页，2023年，2月20日，星期日

计算机存储信息的基本单元是一个二进制位，一位可存一个二进制数：0或1。每八位组成一个字节，位编号如下：

76543210字节：IBMPC机的字长为16位，由2个字节组成，位编号如下：

1514131211109876543210

7654321076543210高位字节MSB低位字节LSB字字节

存储器存储单元的地址和内容6第6页，共23页，2023年，2月20日，星期日1)以字节为单位存储信息。2)每一个字节单元给以一个存储器地址。地址从0开始，顺序地加1。用无符号十六进制 数表示：如0100H，1A105H3)存储器的容量以210=1024为基本单位，称为1K。

216＝

65536个字节单元＝64K。4）一个存储单元中存放的信息称为该单元的内容。注意：存储器的地址和内容是完全不同的概念。存储器概念（一）

存储器是一片连续的内存空间：7第7页，共23页，2023年，2月20日，星期日存储器概念（二）1）一个字存入存储器要占用相继的两个字节：低位字节放入低地址，高位字节放入高地址。2）字单元的地址用它的低地址来表示。3）字单元的地址既可以是偶数，也可以是奇数4）CPU是以偶数地址访问存储器的。对于奇地址的字单元，要取一个字需要访问二次存储器。5）存储器的特点：它的内容是取之不尽的。8第8页，共23页，2023年，2月20日，星期日存储器（三）56H12H3AH4BH00H97H80HFEH存储器地址存储器内容1A050H字节单元的内容是：56H，其字单元内容是：1256H。1A055H字节单元的内容是：97H，其字单元内容是：8097H。1A056H字节单元的内容是：80H，其字单元内容是：0FE80H。1A050H1A051H1A052H1A053H1A054H1A055H1A056H1A057H9第9页，共23页，2023年，2月20日，星期日*有20位地址，最大存储容量为220=1024K=1M字节；*又是16位字长的机器，内部寄存器可表达的最大存储空间为

216＝64K字节。

8086PC，用什么办法来提供20位存储器地址呢？把存储器划分成段，每个段的大小可达64K，故段内地址可以用16位表示，称为偏移地址。段的起始地址有限制，不能起始于任意地址，而必须从任一小段的首地址开始。何为小段？机器规定：从0地址开始，每16个字节为一小段。小段的首地址的特点是：十六进制表示的地址最低位为0。存储器地址分段法存储器地址的分段8086PC机：10第10页，共23页，2023年，2月20日，星期日00000，00001，…，0000E，0000F;00010，00011，…，0001E，0001F;00020，00021，…，0002E，0002F;

……如：存储器最低地址的三个小段的地址区间每行为一小段：

第一列是每个小段的首地址，在16进制表示的地址中，最低为0（即20位地址的低4位为0）。在1M字节的地址空间里，共有64K个小段首地址。每一个存储字节都有一个唯一的20位地址，称为该存储单元的物理地址。20位物理地址由16位段地址和16位偏移地址组成。段地址是指每一段的起始地址，由于它必须是小段的首地址（即20位地址的低4位均为0），故可以规定段地址只取段起始地址的高16位值。11第11页，共23页，2023年，2月20日，星期日+

16位偏移地址

15016位段地址

1500000

20位物理地址190可写成：16d×段地址+偏移地址=物理地址物理地址的计算方法可以表示:12第12页，共23页，2023年，2月20日，星期日在IBMPC机中，有四个专门存放段地址的寄存器，称为段寄存器。它们是：代码段CS：代码段存放当前正在运行的程序；数据段DS：数据段存放当前运行程序所用的数据；堆栈段SS：堆栈段定义堆栈的所在区域；附加段ES：附加段是附加的数据段，辅助的数据区。一般情况下，各段在存储器中的分配是由操作系统负责的。每个段区的大小根据实际需要来分配，允许重叠（重叠是指小于64K）。如果程序的某一段运行过程中会超过64K空间，在程序中动态地修改段寄存器地内容，并不会因段区的划分而限制了程序空间。13第13页，共23页，2023年，2月20日，星期日保护模式存储器寻址80286以上CPU除实模式寻址外，还采用保护模式的寻址方式。原因：1、实模式的1MB空间不夠用2、要求支持多任务处理，多任务间要求隔离3、各任务的公用部分可以共享，如操作系统。4、要求支持虚拟存储特性虚拟存储：使用主存储器和外存储器，利用操作系统的调度管理，使CPU可以以内存的处理速度，处理外存大小的存储空间。14第14页，共23页，2023年，2月20日，星期日保护模式和实模式的寻址差别1、实模式程序设计中，编程者只要给出逻辑地址：（段地址：偏移地址），段地址放在段寄存器中，指令中给出偏移地址。机器自动求得内存的物理地址：段地址左移4位加上偏移地址。2、保护模式：程序员也给出逻辑地址：（段地址：偏移地址）。求取物理地址方法不同：段寄存器（16位）中存放的不是段的起始地址而是选择子。通过该选择子操作系统从内部的全局描述子表和局部描述子表中取得64字节的描述符，它指出了段的基地址、段的界限、访问权和附加的属性等。这样，机器就可以确定内存单元所在的段地址，加上逻辑地址中指定的偏移地址，就可找到相应的内存单元。

15第15页，共23页，2023年，2月20日，星期日算术逻辑部件ALU(ArithmeticLogicUnit)进行算术逻辑运算控制逻辑

负责对全机的控制：取指令，译码，发命令，协调各部件工作。工作寄存器组

用于存放操作数、地址、运算中间结果、结果等。存取速度比存储器快得多。中央处理机中央处理机CPU的组成16第16页，共23页，2023年，2月20日，星期日AH

AL

BHBL

CH

CL

DH

DLALU

PSW

控制逻辑

SPBPSIDIIPCSDSSSES指针及变址寄存器段寄存器AXBXCXDXIBMPC机的CPU组成数据寄存器17第17页，共23页，2023年，2月20日，星期日80X86寄存器组程序可见寄存器AH

AL

BHBL

CH

CL

DH

DLALU

FLAGS

SPBPSIDI

IPCSDSSSESFSGS指针及变址寄存器段寄存器AXBXCXDXEAXEBXECXEDXESPEBPESIEDIEIPEFLAGS386CPU及以上18第18页，共23页，2023年，2月20日，星期日AX（Accumulator）分别为AH，AL两个8位BX（Base）

分别为BH，BL两个8位CX（Count）

分别为CH，CL两个8位DX（Data）

分别为DH，DL两个8位

四个通用寄存器，用来暂时存放计算过程中的操作数、结果或其他信息，可以字（16位）的形式访问，也可以字节（8位）的形式访问。四个数据寄存器除作通用寄存器外，还有各自专用的功能。

8086/8088寄存器组通用数据寄存器19第19页，共23页，2023年，2月20日，星期日数据寄存器的专用功能AX：算术运算的主要寄存器，乘、除的缺省操作数，所有I/O指令的唯一数据寄存器。BX：常用作计算存储器地址的基址寄存器。CX：常用作循环中计数器。DX：在双字长运算中把DX、AX组合成双字长数，DX用于存放高位字。在I/O指令中，DX作为存放I/O端口的地址。20第20页，共23页，2023年，2月20日，星期日SP（StackPointer）称为堆栈指针寄存器，用来指示堆栈段中栈顶的偏移地址。BP（BasePointer）称为基址指针寄存器，与SS寄存器配合，用来确定堆栈段中某一存储单元的地址。

SI（SourceIndex）源变址寄存器DI（DestinationIndex）目的变址寄存器

SI、DI一般与DS联用，它们都有自动增量和自动减量的功能。指针及变址寄存器