汇编第一章--基础知识梳理与总结

Posted 2021-01-10 vincent12

在谈汇编语言的开始，我想大家可能有这样的疑问：1、在计算机这个领域内，我们最不缺的就是语言，例如：C，C++，C#，JAVA,php,VB，Fortran，phthon·····共256种之多。这里有这么多高级语言，我们为什么一定要学汇编语言，这个看上去并不流行而且比较古老的编程语言？2、汇编语言是一种什么样的编程语言，它存在的魅力与价值在哪？3、学习了汇编语言以后我们能干什么?当然在我们学习汇编语言之初肯定无法回答这些问题，陆游就曾有一句；“绝知此事要躬行”,在我们慢慢进入了汇编的殿堂之后，我想这些问题就早已不言而喻了。

一、计算机编程语言的演进：

计算机语言总的来说分为机器语言，汇编语言，高级语言三大类，而这三种语言也恰恰是计算机语言发展的三个阶段。

下图为计算机的发展阶段：

我们先来感受一下三个阶段语言的不同的特点：

从这张图你可能会发现，机器语言代码这是什么呀，人类根本读不懂，那到底什么是机器语言呢？

1、机器语言：

在早期，机器语言是直接对硬件进行操作，但是机器语言是0和1的字符串，这就是的早期程序员的工作十分繁杂，如果0或者1有一位出错，那么整个程序就会崩溃，那么如何解决这个问题呢？在这时，汇编语言就应运而生了。

2、汇编语言：

这样人类与计算机就通过汇编语言这一媒介第一次产生了联系：

机器指令：1000100111011000

操作：寄存器BX的内容送到AX中

汇编指令：MOV,AX,BX

计算机执行汇编语言的基本过程:

但是从图二我们也可以看到，汇编语言还是过于繁琐，只能在懂计算机的程序员之间广泛流传。而在普通人之中，他们无法理解这个比较复杂的语言，所以为了让计算机编程语言更加普及，聪明的程序员们想出了更加简洁的方式，这是高级语言横空出世。

3、高级语言:

当今比较流行的高级语言：

二、汇编语言的组成与用法：

汇编语言发展至今，有以下3类指令组成。

（1）：汇编指令：这是机器码的助记符，有对应的机器码。

（2）：伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行

（3）：其他符号：如 + - * / 等，由编译器识别，没有对应的机器码

 汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。

 学习计算机的人肯定都认识计算机之父------冯.诺依曼,他提出的计算机的五大体系至今仍是计算机的基本结构：

从该图中我们可以发现计算机的核心是Central Contral——CPU,它控制整个计算机的运作并进行运算。要想让一个CPU工作，就必须向它提供指令和数据，指令和数据是应用上的概念。在内存或磁盘上，指令和数据没有任何区别，都为二进制信息。指令和数据在存储器中存放，也就是Memory(内存)，再好的CPU如果没有内存，就无法工作。因此，我们要了解CPU到底是怎样从内存中读取信息以及向内存中写入信息的。

存储器被划分为若干个存储单元，每个单元从0开始顺序编号，就好比一栋大楼有128个房间，各个房间有门牌号0~127。那么一个存储单元能存储多少信息呢？电子计算机的最小信息单位是bit,也就是一个二进制位。8个bit组成一个Byte,也就是一个字节。微机存储器的容量是以字节为最小单位来计算的。对于大容量的存储器一般还用以下的单位来计算容量：

1KB=1024B           1MB=1024KB          1GB=1024MB          1TB=1024GB

1GB=2³⁰Byte       1MB=2²⁰Byte          1KB=2¹⁰Byte

CPU要想进行数据的读写必须与外部器件进行3类的信息交互：

?存储单元的地址信息（地址信息）　　 ?器件的选择，读或写的命令（控制信息）　　 ?读或写的数据（数据信息）

既然CPU要读取数据，那么数据怎么传输呢？电子计算机能处理的都是电信号，电信号肯定要用导线传送。计算机中有专门连接CPU和其他芯片的导线，通常称为总线，总线从逻辑上又分为3类：地址总线，控制总线和数据总线。

CPU从3号单元读取数据的过程如下：

（1）CPU通过地址线将地址信息3发出　　（2）CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储器芯片，并通知它，将要从中读取数据　　（3）存储器将3号单元中的数据8通过数据线送入CPU

 ①地址总线：CPU通过地址总线来指定存储器单元，因此地址总线的数量决定了能够表示多少个地址，例如：一个CPU有10根地址总线，一根导线可以传送的稳定状态只有高电平与低电平，用二进制表达也就是0或1,10根导线可以传送10位二进制数据，也就是可以传送2¹⁰个不同的数据，最小数为0，最大数为1023。

因此我们可以总结：一个CPU有N根地址线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。这样的CPU最多可以寻找2ⁿ个内存单元，编号为：0~2ⁿ-1

10根地址总线的CPU向内存发出地址信息11的二进制示意图：

 

②数据总线：数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据的传送的速度，8根数据总线一次可以传送8位2进制数据（即是一个字节），16根数据总线就是两个字节，8088CPU的数据总线的宽度为8,8086CPU的数据总线宽度是16，下图展示了8086CPU数据总线的传输情况：

③控制总线：控制总线的宽度决定了CPU对外界部件的控制能力。

下面开始一个新的内容：内存地址空间，比如说，一个CPU的地址总线宽度为10，那么可以寻址1024个内存单元，这1024个可寻的内存单元就构成了这个CPU的内存地址空间，内存地址空间并不是真正存在的，是逻辑上的地址空间。内存地址空间比较抽象，若想深入了解就必须具备两个知识点：主板与接口卡。

主板：上面有核心器件，和一些主要器件，这些器件通过总线相连，器件有CPU，存储器，外围芯片组，扩展插槽（其中插有RAM内存条和各类接口卡）

接口卡：就是连接一些外部设备，可以让CPU对外部设备进行控制，比如显示器，音响，打印机·······

CPU在控制这些器件时，只是把它们当作内存来看，把它们总的看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，这个逻辑存储器就是我们所述的内存地址空间

在上图中，所有物理存储器被看做一个逻辑存储器，每个物理存储器在逻辑存储器中都有一个地址段，即是一段地址空间（注意：存储器并不是一段一段的）CPU在这段地址上读写数据，实际上就是在相应的物理存储器中读写数据。内存空间的大小受到地址总线宽度的限制，比如：8086CPU地址总线宽度为20，则寻址能力为2^20 即是1MB，80836CPU的地址总线宽度是32 则内存地址空间最大为4GB，所以我们在基于计算机硬件编程时，要知道这个系统的第一个单元地址，和最后一个单元的地址，才能保证读写操作是在预期的存储器中进行。