大三上汇编限选课件章

第二章80x86计算机组织2.180X86微处理器2.2基于微处理器的计算机系统构成2.3中央处理机2.4存储器

2.5外部设备2.180x86微处理器计算机的五个组成部分：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

80x86微处理器是美国Intel公司生产的微处理器系列。微处理器即中央处理机（centralprocessingunitCPU)，包括运算器和控制器。微计算机系统：微处理器+存储器+输入输出设备+系统软件386微机：80386微处理器+存储器+输入输出设备+系统软件586微机：80586微处理器+存储器+输入输出设备+系统软件80x86微处理器概况型号发布年份字长(bit)晶体管数(万个)主频(MHZ)数据总线宽度外部总线宽度地址总线宽度寻址空间(B)高速缓存80861978162.94.771616201MN80881979162.94.77168201MN8028619821613.46~2016162416MN8038619863227.512.5~333232324GY80486198932120~16025~1003232324G8KBPentium(586)199332310~33060~1666464324G8KB8KBPentiumPro(P6)199532550~1550150~20064643664G8KB8KB256KBPentiumⅡ199732750233~33364643664G32KB512KB基本概念11晶体管数芯片中所包含的晶体管数2主频芯片所用的主时钟频率3运算速度：MIPS（MillionsofInstructionsPerSecond)；每秒所执行的百万条指令数；取决于主频、体系结构4字长：表示机器数所用的位数5总线计算机中的一组公共信号线6数据总线负责计算机中数据在各组成部分之间的传送数据总线宽度：芯片内部数据传送的宽度外部数据总线宽度：芯片内和芯片外交换数据的宽度7地址总线负责指出信息的来源和目的地址总线宽度：专用于传送地址的总线宽度寻址空间：处理器可以访问的存储器的最大范围存储器容量的单位：基本单位210=1024,1024K=1M,1024M=1G8控制总线负责控制总线的动作基本概念29存储器组织的层次结构

为了在速度、容量、成本三者之间达到最佳平衡状态，采用了层次结构的存储器组织，具体：

1、高速缓冲存储器速度快、容量小、成本高

2、主存储器速度、容量、成本居中

3、外存储器速度慢、容量大、成本低CPUCache主存储器外存储器基本概念310工作方式实模式8086的工作方式保护模式80286+，可提供虚拟存储的管理和多任务的管理机制虚86模式80386+一台机器可同时模拟多个8086处理器的工作系统管理模式供系统设计人员实现十分高级功能的工作方式基本概念4微处理器

微型计算机的核心部件。包括算术逻辑部件ALU、控制部件和寄存器组三个基本部分。微机

以微处理器为核心，加上由大规模集成电路制成的存储器（ROM和RAM）、输入/输出（I/O）接口和系统总线组成的。

微机系统

微型计算机为核心，再配以相应的外围设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算机系统。

11微机系统的三个层次：基本概念52.2基于微处理器的计算机系统构成

硬件包括电路、插件板、机柜的物理设备；软件指为了运行、管理和维护计算机而编制的各种程序的总和。计算机系统包括硬件和软件两大部分。2.2.1硬件硬件：三个主要组成部分，用系统总线连接。中央处理机

CPU总线控制逻辑接口接口存储器大容量存储器I/O设备I/O子系统系统总线2.2.2软件系统软件：计算机厂家提供给用户的一组程序用户软件：用户为了某种需要自行编制的各种程序翻译程序：汇编程序：把汇编语言源程序翻译成机器语言程序，

如：MASM、TASM

编译程序：先把高级语言翻译成机器语言，然后执行如：PASCAL、FORTRAN

解释程序：直接把高级语言在机器上执行，一边解释一边执行如：BASIC调试程序：是系统提供给用户的能监督和控制用户程序的一种工具，可以装入、修改、显示或逐条执行一个程序。如DEBUG2.3中央处理机2.3.1中央处理机cpu的组成1、中央处理机一般功能l进行算术逻辑运算l可接收和发送数据l可暂存少量数据l提供控制信号l对指令解码l算术逻辑部件ALUl控制逻辑l寄存器组2、CPU一般组成2.3.280x86的寄存器组1、程序可见的寄存器汇编语言程序中用到2、程序不可见的寄存器系统所用通用寄存器专用寄存器段寄存器80x86程序可见的寄存器1、通用寄存器数据寄存器AX(accumulator)BX(base)CX(count)DX(data)指针或变址寄存器SP(stackpointer)BP(basepointer)SI(sourceindex)DI(destinationindex)80x86通用寄存器通用寄存器的特殊用途和隐含性质16位与32位通用寄存器的异同点：

相同点：每个寄存器的专用特征相同

不同点：

1、16位可以保存的数据宽度可以是8位、16位，而32位可以保存的数据宽度可以是8位、16位、32位

2、16位只有SP、BP、SI、DI、BX五个寄存器可用于存放地址，而32位则8个都可以用于存放地址2、专用寄存器IP(instructionpointer)指令指针寄存器（存放代码段中的偏移地址,始终指向下一条指令的首地址）

FLAGS(PSWprogramstatusword)程序状态字寄存器条件码标志控制标志系统标志位OF溢出标志SF符号标志ZF零标志CF进位标志AF辅助进位标志PF奇偶标志TF陷阱标志IF中断标志IOPLI/O特权级DF方向标志8086/8088标志寄存器（程序状态字寄存器PSW）1514131211109876543210

条件码标志：控制标志：系统标志位:OF

溢出标志DF

方向标志IF

中断标志SF

符号标志TF

陷阱标志ZF

零标志CF

进位标志AF

辅助进位标志PF

奇偶标志OF

DF

IFTF

SF

ZF

AF

PF

CF程序状态字（PSW）例：

MOVAX,1MOVBX,2ADDAX,BX

指令执行后，(AX)=3,OF=0,CF=0,ZF=0,SF=0例：

MOVAX,FFFFHMOVBX,1ADDAX,BX

指令执行后，(AX)=0,OF=0,CF=1,ZF=1,SF=0标志为1标志为03、段寄存器CS（codesegment）代码段DS（datasegment）数据段SS（stacksegment）堆栈段ES（extrasegment）附加段FS附加的数据段GS 附加的数据段CSDSESSSFSGS代码段数据段堆栈段附加段寄存器与存储器的比较：

寄存器存储器

在CPU内部在CPU外部访问速度快访问速度慢容量小，成本高容量大，成本低用名字表示用地址表示没有地址地址可用各种方式形成2.4存储器

存储器是用来存放程序、数据、中间结果和最终结果的记忆装置。

计算机存储信息的基本单位是一个二进制位（bit），1或0

存储器以字节（8bit）为单位存储信息

汇编语言的数据类型：字节、字、双字、四字

每个字节单元有一个唯一的物理地址，从0编号，顺序加1

地址也用二进制数表示（无符号整数，写成十六进制）

16位二进制数可表示216=65536=64K个地址

0000H~FFFFH

字长16位，一个字要占用相继的两个字节

低位字节存入低地址，高位字节存入高地址

机器以偶地址访问（读/写）存储器

字、4字单元地址用它的最低字节地址来表示2.4.1存储单元的地址和内容7654321010011111

0000H(0000H)=9FH00100110

0001H(0001H)=26H00011110

0002H11010111

0003H存储器1514131211109876543210字

高位字节低位字节1001111100100110(0000H)=269FH10011111

1000H(1000H)=9FH00100110

1001H

00011110

1002H(1002H)=1EH11010111

1003H

(1000H)=269FH(1002H)=D71EH(1001H)=1E26H

访问两次存储器(1001H)=26H(1003H)=D7H存储器奇数地址存储单元的地址和内容的关系（地址）=内容（（地址））=内容2.4.2实模式存储器寻址

实模式即8086/8088的工作方式，工作在20位地址，单任务工作方式下，独占系统所有资源。8086/8088的数据总线宽度是16位，地址总线宽度是20位，因

220=210*210=1024K=1M(地址范围00000H~FFFFFH)所以实模式下允许的最大寻址空间为1MB，但由于其数据总线宽度是16位，所以实模式要解决在16位字长的情况下实现20位的寻址。如何解决？1、存储器地址的分段每个段的最大长度可达64KB（216KB），段内地址是连续的、线性增长的，允许单个逻辑段在整个1MB存储空间内浮动。小段(Paragraph)：从0地址开始，每16个字节为一小段，共有64K个小段

00000H,00001H,~,0000EH,0000FH00010H,00011H,~,0001EH,0001FH00020H,00021H,~,0002EH,0002FH…FFFF0H,FFFF1H,~,FFFFEH,FFFFFH

小段首地址的特征：在十六进制表示的地址中，最低位为0（即20位地址的低四位为0）逻辑地址

是程序中使用的地址，它由段基址和段内偏移值所组成，段基址与段内偏移值都为16位的二进制数。物理地址

也叫实际地址或绝对地址，是CPU访问存储器时实际使用的地址，为20位地址。段地址：段起始地址的高16位偏移地址：段内相对于段起始地址的偏移值（16位）

(有效地址EA)物理地址＝段基址×16＋段内偏移地址。

16位段地址16位偏移地址0000+20位物理地址

例：(DS)=3000H,EA=1234H,

物理地址=16d

(DS)+EA=31234H2、段寄存器(CS、

DS、SS、ES、FS、GS)

存放段地址,确定一个段的的起始地址.

用途各不相同：

代码段(CS)：存放当前正在运行的程序数据段(DS)：存放当前运行程序所用的数据，或串处理指令中的源操作数堆栈段(SS)：定义堆栈（后进先出）的所在区域附加段(ES)：附加的数据区，或串处理指令中的目的操作数

各段在存储器中的分配：

由操作系统负责负责，但需要时也可指定段的重叠

指每个段区的大小允许根据实际需要来分配，而不一定要占有64KB的最大段空间8KB代码2KB数据256B堆栈0200H0400H0480HCSDSSSES存储器0200H0400H0480H例:8086/8088，80286的段寄存器和相应存放偏移地址的寄存器之间的默认组合段偏移CSIPSSSP或BPDSBX、DI、SI或一个16位数ESDI（用于串指令）80386+的段寄存器和相应存放偏移地址的寄存器之间的默认组合段偏移CSEIPSSESP或EBPDSEAX、EBX、ECX、EDX、EDI、ESI一个8位数或一个32位数ESEDI（用于串指令）FS无默认GS无默认2.4.3保护模式存储器寻址保护模式：工作在80286+，工作在系统所提供地址，多任务方式下，根据任务的特权级请求使用系统资源多任务处理功能：多个应用程序能同时在一台计算机上运行，而且彼此必须相互隔离，使一个应用程序的故障或缺陷不会破坏系统，也不会影响其它应用程序的运行。虚拟存储器：支持程序员编写的程序具有比主存储引出保护模式的原因：

直接原因：寻址（1MB以上的地址如何访问?）重要原因：功能（支持多任务处理）1、逻辑地址实模式逻辑地址=段地址：偏移地址保护模式逻辑地址=选择器：偏移地址二者区别：

1.选择器（存放在段寄存器中，但不能直接表示成段基地址）

2.偏移地址为32位，最大段长可达4GB用来描述段的大小、段在存