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基础知识IBMPC机的寻址方式指令系统数据传送指令算术运算指令逻辑运算和移位指令程序控制指令及子程序调用串操作指令汇编语言程序组织汇编语言语句格式伪指令汇编语言源程序结构汇编语言程序上机过程 主要内容 程序基本结构及其程序设计顺序结构及简单程序设计分支结构及程序实现循环结构及程序实现子程序设计高级汇编语言技术宏指令宏指令库重复伪指令条件伪指令中断技术系统功能及中断调用键盘I O显示器I O磁盘文件存取技术 主要内容 实践教学环节主要由5个实验组成 实验包括硬件接口设计和软件编程 选作 汇编系统软件的使用及数据搬移4学时分支和循环4学时键盘的输入和屏幕输出4学时表的处理4学时文件的读写4学时综合实验6学时上级考试2学时 上机实验内容 教材 教材 微型计算机技术及应用 清华大学出版社2008 戴梅萼实验教材 微机原理及应用试验指导书 北京理工大学出版社苏广川沈瑛参考教材 保护方式下的80386及其编程 清华大学出版社 1993周明德 IBMPC汇编语言程序设计 清华大学出版社沈美明温冬婵 课程安排 总学时 48课堂讲授 30学时上机实验 18学时上课时间 2 4周8 30 11 30 见附表 上机地点 4 440上机时间 见附表机房有辅导教师提供辅导答疑服务 考核与成绩评定 考核 采用统一命题 统一阅卷 成绩评定 考试成绩占70 平时占10 上机实验成绩占20 基础知识 汇编语言及特点字符的编码表示不同数制之间的转换数值的原码 反码和补码表示微机的基本结构Pentium的寄存器组存储器物理地址的形成 汇编语言及特点 机器语言汇编语言高级语言汇编语言的特点 机器语言 计算机能够直接识别的数据是由二进制数0和1组成的代码 机器指令就是用二进制代码组成的指令用机器语言编写的程序是计算机惟一能够直接识别并执行的程序机器语言程序被称为目标程序 汇编语言 用助记符表示机器指令的操作码 用变量代替操作数的存放地址等 这样就形成了汇编语言 汇编语言是一种用符号书写的 基本操作与机器指令相对应的 并遵循一定语法规则的计算机语言 用汇编语言编写的程序称为汇编源程序 汇编源程序要翻译成机器语言程序才可以由计算机执行 这个翻译的过程称为 汇编 把汇编源程序翻译成目标程序的语言加工程序称为汇编程序 高级语言 高级程序设计语言接近于人类自然语言的语法习惯 与计算机硬件无关 易被用户掌握和使用 目前广泛应用的高级语言有多种 如BASIC FORTRAN PASCAL C C 等等 汇编语言的特点 汇编语言与处理器密切相关 汇编语言程序效率高 编写汇编语言源程序比编写高级语言源程序烦琐 调试汇编语言程序比调试高级语言程序困难 汇编语言的主要应用场合 程序执行占用较短的时间 或者占用较小存储容量的场合 程序与计算机硬件密切相关 程序直接控制硬件的场合 需提高大型软件性能的场合 没有合适的高级语言的场合 字符的编码表示 用0 1这样两种状态来存储各种各样的信息 字符 声音 图象等 统称之为编码 一 ASCII码 AmericanStandardCodeforInformationInterchange ASCII码由7位二进制组成 对英文大小写字母 阿拉伯数字 常用运算符号以及一些控制字符进行编码 ASCII码的编码规律 ASCII码用7位编码 8位表示 最高位0 8位ASCII码 高位为0时称为基本ASCII码高位为1时为各国自己的语言文字代码 字符的编码表示 续 BCD码 用4位二进制表示一位十进制 二进制每位的权分别是8 4 2 1 取其前面十个数表示0 9 扩展BCD码 用8位二进制表示十进制数 用一组固定的数字和一套统一的规则表示数目 常用数制 十进制八进制十六进制二进制 数制所包含的数字符号的个数称基数 数制 区分不同数制的数 数制 续 数制 续 数的按权展开 任何一个数值都是各位数字本身的值与其权之积的总和 1234 10 1 103 2 102 3 101 4 100 二进制数十进制数 不同数制间的转换 续 101 01 2 10 101 01 2 1 22 0 21 1 20 0 2 1 1 2 2 22 20 2 2 4 1 0 25 5 25 10 5 25 按权展开法 101101 101 2 25 23 22 20 2 1 2 3 32 8 4 1 0 5 0 125 45 625 10 例 等式两边整数和小数部分分别相等 余数为K0 去掉小数部分的整数部分再除2 重复进行 将各余数得到即可 不同数制间的转换 续 整数除2倒取余 十进制数二进制数 二进制整数和十进制整数之间的关系为 N 10 Kn 1Kn 2 K1K0 2 将上式中二进制按权展开 N 10 Kn 1 2n 1 Kn 2 2n 2 K1 21 K0 20 等式两边同除2 上式变成 N 10 2 Kn 1 2n 2 Kn 2 2n 3 K1 20 K0 2 不同数制间的转换 续 等式两边整数和小数部分分别相等 因此可确定K 1 所得的小数部分再乘2 确定K 2 如此下去即可 小数乘 正取整 十进制数二进制数 二进制小数和十进制小数之间的关系为 R 10 K 1K 2 K m 2 将上式中二进制按权展开 R 10 K 1 2 1 K 2 2 2 K m 2 m 等式两边同乘2 等式变成 R 10 2 K 1 2 1 2 K 2 2 1 K m 2 m 1 K 1变为整数部分 上式括号内小于1 例 不同数制间的转换 续 49 58 10 2 110001 整数除以2倒取余数小数乘以 正取整数 100 不同数制间的转换 续 八进制数及其转换 八进制数的表示 375 42 8 3 82 7 81 5 80 4 8 1 2 8 2 特点 逢8进1 有0 7八个不同的数字符号 数位的权为8的幂次方8n 23 8 三位二进制数一位八进制数 八进制数十进制数 不同数制间的转换 续 375 42 8 10 375 42 8 3 82 7 81 5 80 4 8 1 2 8 2 192 56 5 0 5 0 03 253 53 10 253 53 按权展开法 二进制数八进制数 不同数制间的转换 续 10111011 1101 2 8 八进制数二进制数 6754 32 8 2 110 111 101 100 011 010 2 7 3 6 4 23 8 以小数点为界 分别向左 向右每3位一组 直接将一位八进制数写成三位二进制数或将三位二进制数写成一位八进制数 不足3位补0 不同数制间的转换 续 十六进制数及其转换 十六进制数的表示 97B 4C 16 9 162 7 161 11 160 4 16 1 12 16 2 2 特点 逢16进1 有0 9 A F共十六个不同的数字符号 数位的权为16的幂次方16n 24 16 四位二进制数一位十六进制数 十六进制数十进制数 不同数制间的转换 续 ABC DE 16 10 ABC DE 16 10 162 11 161 12 160 13 16 1 14 16 2 2560 176 12 0 81 0 05 2748 86 10 2748 86 按权展开法 二进制数十六进制数 不同数制间的转换 续 101111100110 11011 2 16 A7B8 C9 16 2 1010 0111 1011 1000 1100 1001 B E 6 D 8 24 16 以小数点为界 分别向左 向右每4位一组 直接将一位十六进制数写成四位二进制数或将四位二进制数写成一位十六进制数 不足4位补0 不同数制间的转换 完 R进制数与十进制数的相互转换 1 R进制数转换为十进制数 按Rn权值展开法 2 十进制数转换为R进制数 整数除以R倒取余数小数乘以R正取整数 数的原码 反码和补码表示 机器数表示数值的几种方法 原码反码补码 解决数值计算问题减法问题 数的原码 反码和补码表示 带符号的二进制数 按数位的宽度填满 最高位是符号位 数的原码表示 例 a 12b 12 a 原 10001100 b 原 00001100 记为 数的原码 反码和补码表示 已知 a 2 b 2 直接写出a b的补码 a 补和 b 补 设n 8 a 补 a 原 00000010 2先写出b的原码表示 b 原 除符号位外 按位变反 末位加1 b 补 例题 微机的基本结构 硬件系统 设备软件系统 程序 文档 一 微型计算机系统 以微处理器为核心 配以存储器 输入输出电路及其它辅助电路 组成微型计算机的硬件系统 以操作系统为核心的系统软件以及其它应用软件组成微型计算机的软件系统 微型计算机系统 微机的硬件系统 中央处理器时钟电路存储器输入输出子系统总线控制逻辑系统总线 中央处理器 中央处理器 CentralProcessUnit 简称CPU 是核心部件 决定了整个计算机的功能和性能指标 一 组成 控制器 取指令 分析指令 执行指令运算器 执行算术运算和逻辑运算 二 工作原理 把处理问题的程序和所需的数据均以二进制编码形式表示 并且预先按顺序存放到计算机的存储器里 计算机工作时自动执行程序 从而实现自动控制 中央处理器 续 运算器 计算机处理数据形成信息的加工部件 暂存参与运算的数据或结果 完成算术运算和逻辑运算 由加法器 寄存器和一些控制线路组成 算术逻辑运算单元ALUArithmeticalandLogicalUnit Pentium的寄存器组 三类寄存器组基本寄存器组通用寄存器指令指针寄存器标志寄存器段寄存器系统寄存器组 只供系统程序访问 地址寄存器控制寄存器调试寄存器测试寄存器浮点寄存器组数据寄存器标志字寄存器状态寄存器控制字寄存器指令指针寄存器数据指针寄存器 8086 PentiumCPU程序可见寄存器组 GS CS SS DS ES FS 代码段寄存器 堆栈段寄存器 数据段寄存器 附加段寄存器 段寄存器 8086 PentiumCPU程序可见寄存器组 返回 GS CS SS DS ES FS 代码段寄存器 堆栈段寄存器 数据段寄存器 附加段寄存器 段寄存器 8086 PentiumCPU程序可见寄存器组 续 通用寄存器 8个32位的通用寄存器数据寄存器EAX EBX ECX EDX变址寄存器ESI EDI指针寄存器EBP ESP 数据寄存器 存放计算过程中用到的操作数 结果或其他信息 四个16位寄存器 AX BX CX DX 八个8位寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL 四个32位寄存器 386以上 EAX EBX ECX EDX 数据寄存器 A累加器B基址寄存器C计数寄存器D数据寄存器可以双字 32位 字 16位 字节 8位 的形式访问 如 EAXAXAHAL 数据寄存器 累加器 用于算术 逻辑运算 所有I O指令用它与外设传送信息 基址寄存器 计算存储器地址时 常用作基址寄存器 计数器 一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器 数据寄存器 常用来存放双字数据的高16位 或存放外设端口地址 ESI EDI一般与DS连用确定数据段中存储单元的地址 ESI是源变址寄存器EDI是目的变址寄存器在字符串操作中 ESI和EDI都具有自动增量或减量的功能 串处理中 ESI EDI为隐含的源变址和目的变址寄存器 ESI和DS连用 EDI和ES连用寻址 变址寄存器 堆栈指针寄存器SP ESP 386以上 功能 存放当前堆栈段栈顶偏移量 总是与SS堆栈段寄存器配合存取堆栈中的数据 说明 实模式使用SP 保护模式使用ESP 指针寄存器 基址指针寄存器 BP EBP 386以上 功能 存放地址的偏移量部分或数据 若存放偏移量时 缺省情况与SS配合 说明 实模式使用BP 保护模式使用EBP 指针寄存器 指令指针寄存器 EIP指示代码段中指令的偏移地址 指令指针EIP 它总是保存下一次将要从主存中取出指令的偏移地址 偏移地址的值为该指令到所在段段首址的字节距离 寻址范围为4GB 在目标程序运行时 EIP的内容由微处理器硬件自动设置 程序不能直接访问EIP 但一些指令却可改变EIP的值 如转移指令 子程序调用指令等 标志寄存器 EFLAGS 程序状态字 programstatusword 32位 用于保存一条指令执行后 CPU所处状态信息及运算结果的特征 状态标志控制标志系统方式标志 标志寄存器 状态标志 进位标志CF零标志ZF符号标志SF溢出标志OF奇偶标志PF辅助进位标志AF 任务嵌套标志NT对准检查标志AC虚拟中断允许标志VIF虚拟中断禁止标志VIPCPUID指令允许标志ID 控制标志 方向标志DF中断允许标志IF追踪标志TFI O特权级别标志IOPL 系统方式标志 虚拟8086方式标志VM恢复标志RF 段寄存器 IBMPC机的存储器采用分段管理方法组织 因此一个物理地址用段基址和偏移量表示 一个程序可以由多个段组成 段寄存器功能 段寄存器存放段基址 在实模式下存放段基地址 在保护模式下存放段选择子 段寄存器 6个16位段寄存器代码段寄存器CS 代码段用来存放程序的指令序列堆栈段寄存器SS数据段寄存器DS附加段寄存器ES FS GS 系统描述符表寄存器 4个全局描述符表寄存器中断描述符表寄存器局部描述符表寄存器任务寄存器在保护模式下使用 实现虚拟存储器的管理 控制寄存器 4个32位保存影响系统中所有任务的机器状态 调试寄存器 6个DR0 DR3指示4个线性断点地址DR7设置断点DR6显示断点的当前状态 测试寄存器 2个 存储器物理地址的形成 存储器存储器单元的地址和内容物理地址的形成