《汇编语言》cpu存储器总线(第二章)

1、汇编语言课件 第1章 基础知识 n1.1 机器语言 1. 9 数据总线 n1.2 汇编语言的产生 1.10 控制总线 n1.3 汇编语言的组成 1.11 内存地址空间（概述） n1.4 存储器 1.12 主板 n1.5 指令和数据 1.13 接口卡 n1.6 存储单元 1.14 各类存储器芯片 n1.7 CPU对存储器的读写 1.15 内存地址空间 n1.8 地址总线 引言 n汇编语言是直接在硬件之上工作的编程 语言，首先要了解硬件系统的结构，才 能有效的应用汇编语言对其编程。 n在本章中，对硬件系统结构的问题进行 一部分的探讨，以使后续的课程可在一 个好的基础上进行。 引言 n汇编课程的研究

2、重点放在如何利用硬件 系统的编程结构和指令集有效灵活的控 制系统进行工作。 1.1 机器语言 n机器语言是机器指令的集合。 n机器指令展开来讲就是一台机器可 以正确执行的命令。 1.1 机器语言 n指令：01010000 (PUSH AX) n电平脉冲： 1.1 机器语言 n以后我们提到的计算机是指由CPU 和 其他受CPU 直接或间接控制的芯片、 器件、设备组成的计算机系统； n比如我们最常见的PC 机。 1.1 机器语言 n程序员们将 0、1 数字编程的程序代 码打在纸带或卡片上，1打孔，0不 打孔，再将程序通过纸带机或卡片机 输入计算机，进行运算。 n示例 应用8086CPU完成运算：

3、S = 768 + 12288 1280 1.1 机器语言 nS = 768 + 12288 - 1280 n机器码： n假如将程序错写成以下这样，请找处错误： 1.1 机器语言 n在显示器上输出“welcome to masm”。 机器码 n看到这样的程序，你会有什么感想？ n如果程序里有一个“ 1 ”被误写为 “ 0 ”，又如何去查找呢？ 1.2 汇编语言的产生 n汇编语言的主体是汇编指令。 n汇编指令和机器指令的差别在于指令 的表示方法上。汇编指令是机器指令 便于记忆的书写格式。 n汇编指令是机器指令的助记符。 1.2 汇编语言的产生 n机器指令： n操作：寄存器BX的内容送到AX中 n

4、汇编指令：MOV AX,BX n这样的写法与人类语言接近，便于阅读 和记忆。 寄存器 n寄存器：简单的讲是CPU中可以存储 数据的器件，一个CPU中有多个寄存 器。 nAX是其中一个寄存器的代号， nBX是另一个寄存器的代号。 n更详细的内容我们在以后的课程中将 会讲到。 1.2 汇编语言的产生 n计算机能读懂的只有机器指令，那么如 何让计算机执行程序员用汇编指令编写 的程序呢？ 用汇编语言编写程序的工作过程 1.3 汇编语言的组成 n汇编语言由以下3类组成： n1、汇编指令（机器码的助记符） n2、伪指令 （由编译器执行） n3、其它符号（由编译器识别） n汇编语言的核心是汇编指令，它决 定

5、了汇编语言的特性。 1.4 冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机 n冯冯诺依曼计算机的基本特点：诺依曼计算机的基本特点： n（1 1）采用存储程序方式，即程序和数据放在同一采用存储程序方式，即程序和数据放在同一 个存储器中，程序指令和数据都用二进制表示，个存储器中，程序指令和数据都用二进制表示， 两者都可以送到两者都可以送到CPU执行和运算。执行和运算。 n（2）存储器是按地址访问的，每个存储单元的位）存储器是按地址访问的，每个存储单元的位 数是固定的。存储单元采用线性编址方式，按顺数是固定的。存储单元采用线性编址方式，按顺 序取出指令。序取出指令。 n（3）指令由操作码和地址码构成。根据指令含义）指

6、令由操作码和地址码构成。根据指令含义 发出控制信号控制计算机的操作。发出控制信号控制计算机的操作。 n（4）机器以运算器为中心，输入输出设备都要经）机器以运算器为中心，输入输出设备都要经 过过CPU与存储器间进行数据传送。与存储器间进行数据传送。 u冯诺依曼机原理 u计算机由运算器、控制器、存储器、输入计算机由运算器、控制器、存储器、输入 设备、输出设备五大部件组成。运算器和设备、输出设备五大部件组成。运算器和 控制器合称为中央处理器（控制器合称为中央处理器（CPU）。）。 l中央处理器中央处理器CPU l存储器存储器 l输入输出设备输入输出设备 l总线及接口总线及接口 u冯诺依曼计算机的基本

7、结构 本课件由汇编网（）制作提供 内存储器 Inner Memory 输入设备 Input Device 中央处理器 输出设备 Output Device A-BUS 输入接口 输出接口 本课件由汇编网（）制作提供 调制解调器调制解调器 内存条内存条 电源电源 中央处理器中央处理器 主板主板 光驱光驱 软驱软驱 硬盘硬盘 微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构 汇编语言cpu 存储器 总线(第二章) 本课件由汇编网（）制作提供 ISA 插插 槽槽 PCI插槽插槽 AGP 插插 槽槽 北桥北桥 芯片组芯片组 南桥南桥 芯片组芯片组 内存插槽内存插槽 CPU插槽插槽 IDE接口接口 接硬盘接硬盘

8、 光驱光驱 软驱接口软驱接口 并口连接器并口连接器 串口连接器串口连接器 ROM BIOS 鼠标键盘鼠标键盘 USB 接口接口 主板主板 电源电源 插座插座 主板 本课件由汇编网（）制作提供 硬件：硬件： 中央处理机中央处理机 CPU 总线控制总线控制 逻辑逻辑 接接 口口 接接 口口 存储器存储器 大容量大容量 存储器存储器 I/O设设 备备 I/O子系统子系统 系统总线系统总线 . . . . . . 软件：软件：系统软件系统软件 用户软件用户软件 本课件由汇编网（）制作提供 存存 储储 器器 I/O 接接 口口 输输 入入 设设 备备 I/O 接接 口口 数据总线数据总线 DB 控制总线

9、控制总线 CB 地址总线地址总线 AB 输输 出出 设设 备备CPU 微机的硬件由微机的硬件由CPU、存储器、输入、存储器、输入/输出设备构成；输出设备构成； 输入输入/输出设备通过输入输出设备通过输入/输出接口与系统相连；输出接口与系统相连； ( 输入输入/输出接口简称输出接口简称I/O接口接口 ) 各部件通过总线连接。各部件通过总线连接。 构构 成成 部部 件件 汇编语言cpu 存储器 总线(第二章) 1.4 存储器 n之前简单介绍了计算机的组成结构， 接下来讲汇编语言和这些器件之间的 关系 nCPU 是计算机的核心部件它控制整 个计算机的运作并进行运算，要想让 一个CPU 工作，就必须向

10、它提供指令 和数据。 n指令和数据在存储器中存放，也就是 平时所说的内存。 1.4 存储器 n在一台PC机中内存的作用仅次于CPU。 n离开了内存，性能再好的CPU也无法工 作。 1.4 存储器 n磁盘不同于内存，磁盘上的数据或程 序如果不读到内存中，就无法被CPU 使用。 1.5 指令和数据 n指令和数据是应用上的概念。 n在内存或磁盘上，指令和数据没有 任何区别，都是二进制信息。 1.5 指令和数据 n二进制信息： 89D8H （数据） MOV AX,BX （程序） 1.6 存储单元 n存储器被划分为若干个存储单元，每个 存储单元从0开始顺序编号； n例如： 一个存储器有128个存储单元，

11、 编号从0127。 如右图示： 1.6 存储单元 n对于大容量的存储器一般还用以下单位 来计量容量（以下用B来代表Byte）： n1KB=1024B n1MB=1024KB n1GB=1024MB n1TB=1024GB n磁盘的容量单位同内存的一样，实际上 以上单位是微机中常用的计量单位。 1.7 CPU对存储器的读写 nCPU要想进行数据的读写，必须和外部器 件（标准的说法是芯片）进行三类信息 的交互： n存储单元的地址（地址信息） n器件的选择，读或写命令（控制信息） n读或写的数据（数据信息） 1.7 CPU对存储器的读写 n那么CPU是通过什么将地址、数据 和控制信息传到存储芯片中的

12、呢？ n电子计算机能处理、传输的信息都 是电信号，电信号当然要用导线传 送。 1.7 CPU对存储器的读写 n在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的 导线，通常称为总线。 n物理上：一根根导线的集合； n逻辑上划分为： n地址总线 n数据总线 n控制总线 n图示 1.7 CPU对存储器的读写 n总线在逻辑上划分的图示： 1.7 CPU对存储器的读写 nCPU在内存中读或写的数据演示： n读演示 n写演示 n从上面我们知道CPU是如何进行数据读写 的。可是我们如何命令计算机进行数据 的读写呢？ 1.7 CPU对存储器的读写 1.7 CPU对存储器的读写 1.7 CPU对存储器的读写 n对于808

13、6CPU，下面的机器码能够完成 从3号单元读数据： n机器码： n含义：从3号单元读取数据送入寄存器AX nCPU接收这条机器码后将完成上面所述的读 写工作。 1.7 CPU对存储器的读写 n机器码难于记忆，用汇编指令来表示， 情况如下： n机器码： n对应的汇编指令：MOV AX,3 n含义：传送3号单元的内容到AX 1.8 地址总线 nCPU是通过地址总线来指定存储单元 的。 n地址总线上能传送多少个不同的信息， CPU就可以对多少个存储单元进行寻 址。 1.8 地址总线 n地址总线发送地址信息演示 1.8 地址总线 1.8 地址总线 n一个CPU有N根地址总线，则可以说这 个CPU的地址

14、总线的宽度为N。 n这样的CPU最多可以寻找的N次方个 内存单元。 1.9 数据总线 nCPU与内存或其它器件之间的数据 传送是通过数据总线来进行的。 n数据总线的宽度决定了CPU和外界 的数据传送速度。 1.9 数据总线 n我们来分别看一下它们向内存中写 入数据89D8H时，是如何通过数据 总线传送数据的： n8088CPU数据总线上的数据传送情况 n8086CPU数据总线上的数据传送情况 1.9 数据总线 8位数据总线上传送的信息 1.9 数据总线 16位数据总线上传送的信息 1.10 控制总线 nCPU对外部器件的控制是通过控制总线来 进行的。在这里控制总线是个总称，控制 总线是一些不同

15、控制线的集合。 n有多少根控制总线，就意味着CPU提供了 对外部器件的多少种控制。 所以，控制总线的宽度决定了CPU对外部 器件的控制能力。 n控制总线上发送的控制信息 1.10 控制总线 1.10 控制总线 n前面所讲的内存读或写命令是由几 根控制线综合发出的： n其中有一根名为读信号输出控制线负 责由CPU 向外传送读信号，CPU 向该 控制线上输出低电平表示将要读取数 据； n有一根名为写信号输出控制线负责由 CPU向外传送写信号。 小结 n（1）汇编指令是机器指令的助记符，同 机器指令一一对应。 n（2）每一种CPU都有自己的汇编指令集。 小结 n（3）CPU可以直接使用的信息在存储器

16、 中存放。 n（4）在存储器中指令和数据没有任何区 别，都是二进制信息。 小结 n（5）存储单元从零开始顺序编号。 n（6）一个存储单元可以存储 8 个 bit （用作单位写成“b”），即 8 位二进制 数。 n（7）1B = 8b1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 小结（续） n（8）每一个CPU芯片都有许多管脚，这些管 脚和总线相连。也可以说，这些管脚引出总 线。一个CPU可以引出三种总线的宽度标志了 这个CPU的不同方面的性能： n地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力； n数据总线的宽度决定了CPU与其它器件进行数据传 送时的一次数据传送量； n控

17、制总线宽度决定了CPU对系统中其它器件的控制 能力。 小结（续） n在汇编课程中，我们从功能的角度介绍 了这三类总线，对实际的连接情况不做 讨论。 1.11 内存地址空间（概述） n什么是内存地址空间呢？ n一个CPU的地址线宽度为10，那么可以 寻址1024个内存单元，这1024个可寻 到的内存单元就构成这个CPU的内存地 址空间。下面深入讨论。 n首先需要介绍两部分基本知识，主板和 接口卡。 1.12 主板 n在每一台PC机中，都有一个主板，主 板上有核心器件和一些主要器件。 n这些器件通过总线（地址总线、数据 总线、控制总线）相连。 1.13 接口卡 n计算机系统中，所有可用程序控制其

18、工作的设备，必须受到CPU的控制。 nCPU对外部设备不能直接控制，如显 示器、音箱、打印机等。直接控制这 些设备进行工作的是插在扩展插槽上 的接口卡。 1.14 各类存储器芯片 n从读写属性上看分为两类： 随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM） n从功能和连接上分类： n随机存储器RAM n装有BIOS的ROM n接口卡上的RAM nPC机中各类存储器的逻辑连接情况 1.14 各类存储器芯片 n装有BIOS的ROM BIOS：Basic Input/Output System， 基本输入输出系统。 BIOS是由主板和各类接口卡（如：显 卡、网卡等）厂商提供的软件系统，可 以通过它利用该硬件设备进行最基本的 输入输出。在主板和某些