计算机工作原理简介

Posted 2021-01-14 20189224sxy

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机工作原理简介相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本次学习内容为计算机的工作原理，主要从存储计算机的工作模型，基本的汇编语言以及汇编代码的执行过程三个方面来进行整理，重点分析汇编代码的执行过程，以一个简单的C语言程序反汇编实验为例进行分析。

存储程序的计算机工作模型

冯诺依曼体系结构

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冯诺依曼体系结构的核心思想是存储程序计算机，即将程序和数据都存放在计算机中，按存储器的存储程序首地址执行程序的第一条指令，是各种计算机体系结构都要遵从的一个“客观规律”。
冯诺依曼体系主要特点有三个：
1.冯诺依曼体系将计算机分为：内存（程序内存，数据内存），CPU（运算器，控制器，寄存器），输入设备和输出设备。其中运算器，存储器，控制器与输入输出设备五部分构成了计算机的硬件。
2.计算机内部采用二进制来表示指令和程序
3.将编写好的程序和数据先存入存储器中然后启动计算机工作。
CPU的工作过程可以大体分为三步：取指令，分析指令与执行指令。其中，指令数据与地址的暂存都发生在寄存器中。汇编语言的主要作用对象就是寄存器。CPU的寄存器主要分为通用寄存器，控制寄存器和段寄存器三种。Intel处理器系列（X86）经历了16位（8086,1978），32位（i386,1985）和64位（Pentium 4E,2004）三个关键阶段。不同位数CPU的寄存器功能相差不大，下面详细介绍X86-32的相关情况。
X86-32有8个通用寄存器：4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)，2个变址寄存器(ESI和EDI)以及2个栈指针寄存器(ESP和EBP)；6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)；2个控制寄存器：1个指令指针寄存器(EIP)，1个标志寄存器(EFlags)。

基本的汇编语言

本文简单介绍几个汇编指令，详细的汇编指令解释可从以下链接查看https://blog.csdn.net/liuy88141/article/details/46391211?utm_source=blogxgwz0

MOVL

字符串传送指令 MOVL
格式: MOVL OPRD1,OPRD2
功能: OPRD1<--OPRD2.
说明:

其中OPRD2为源串符号地址,OPRD1为目的串符号地址.
字节串操作: 若DF=0,则作加, 若DF=1,则作减.
对字串操作时: 若DF=0,则作加,若DF=1,则作减,.
在指令中不出现操作数时,字节串传送格式为MOVSB、字串传送格式为MOVSW.
本指令不影响标志位.

POPL

堆栈操作指令POPL
格式: POPL OPRD
功能:实现弹出操作的指令
说明:

OPRD为32位(字)操作数,可以是寄存器或存储器操作数.
POPL指令的操作过程是: POLP OPRD:OPRD<--((SP)),(SP)<--(SP)+2
它与压入操作相反,是先弹出栈顶的数顶,然后再修改指针SP的内容.
3.对状态标志位没有影响

PUSHL

堆栈操作指令 PUSHL
格式: PUSHL OPRD
功能: 实现压入操作的指令
说明:

OPRD为32位(字)操作数,可以是寄存器或存储器操作数.
PUSHL的操作过程是: (SP)<--(SP)-2,((sp))<--OPRD 即先修改堆栈指针SP(压入时为自动减2),然后,将指定的操作数送入新的栈顶位置.
此处的((SP))<--OPRD,也可以理解为: [(SS)*16+(SP)]<--OPRD 或 [SS:SP]<--OPRD
3.对状态标志位没有影响

CALL

过程调用指令 CALL
格式: CALL OPRD
功能: 过程调用指令
说明:

其中OPRD为过程的目的地址.
过程调用可分为段内调用和段间调用两种.寻址方式也可以分为直接寻址和间接寻址两种.
本指令不影响标志位.

RET

返回指令 RET
格式: RET
功能: 当调用的过程结束后实现从过程返回至原调用程序的下一条指令,本指令不影响标志位.
说明:
由于在过程定义时,已指明其近(NEAR)或远(FAR)的属性,所以RET指令根据段内调用与段间调用,执行不同的操作
对段内调用: 返回时,由堆栈弹出一个字的返回地址的段内偏移量至IP.
对段外调用: 返回时,由堆栈弹出的第一个字为返回地址的段内偏移量,将其送入IP中,由堆栈弹出第二个字为返回地址的段基址,将其送入CS中.