汇编语言（一）——80x86 计算机组织

2.1 80x86 微处理器

• 计算机的主要组成：运算器、控制器、存储器和输入输出设备。
• 运算器和控制器集成在一个芯片上，构成中央处理器（CPU)

2.2基于微处理器的计算机系统构成

2.2.1硬件

• 四个主要组成部分：CPU、存储器、输入输出（I/O）子系统和系统总线
• 系统总线把以上三个连接在一起
  
• CPU：核心部件，集成了运算器、控制器和寄存器组，执行程序指令，完成所有算术和逻辑运算及全机的控制工作。
• 存储器：存放程序和数据。
  主存：内存，ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）。
  辅存：外存，速度慢，容量大。
• I/O接口电路：主要完成数据缓冲、信号变换、以及与CPU联络等工作。
• I/O设备：微型计算机配备的输入输出设备，也称外围设备。
• 系统总线：CPU、存储器和I/O接口电路之间通过数据总线、地址总线和控制总线相连，这三组总线称为系统总线。数据总线：传送数据信息。地址总线：传送地址信息。控制总线：传送控制信息。

2.2.2软件

软件分为系统软件和应用软件两大类

• 系统软件：面向所有用户的一类软件。系统软件的核心是操作系统，所有应用的程序都是在操作系统构筑的平台上运行的。
• 应用软件：主要指用户围绕某项应用编写的各种程序。

2.3 中央处理机

2.3.1 中央处理器CPU的组成

8086CPU从功能上可分为两部分：总线接口部件BIU和执行部件EU

• 总线接口部件（BIU）：由段寄存器、指令指针寄存器、地址加法器、指令队列和输入输出控制电路等组成。
• 执行部件（EU）：由算术逻辑部件（ALU）、通用寄存器、标志寄存器和执行部件控制电路等组成，它负责指令的执行和数据的运算。

80x86寄存器组

寄存器是CPU内部重要的数据存储资源（寄存器的分类如上图）

1.通用寄存器

数据寄存器：共有四个AX、BX、CX、DX，用于保存操作数或运算结果等信息。

• AX寄存器：称为累加器，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。
• BX寄存器：称为基址寄存器，常用于存放存储器地址。
• CX寄存器：称为计数器，一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。
• DX寄存器：称为数据寄存器，常用来存放双字数据的高16位。

变址寄存器：SI和DI称为变址寄存器，主要用于存放某个存储单元的偏移地址。

• SI是源变址寄存器
• DI是目的变址寄存器
  SI和DI一般都与数据段寄存器DS联用，用来确定数据段中某存储单元的地址
  在字符串操作中：
  SI与DS联用——确定源操作数地址
  DI与ES联用——确定目的操作数地址

指针寄存器：BP和SP称为指针寄存器，主要用于存放堆栈内存储单元的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式

• SP：堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址
• BP：基址指针寄存器，用于存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址

2.专用寄存器：IP、FLAGS

指令指针寄存器IP：它总是保存下一次将要从主存中取出指令的偏移地址，IP与CS段寄存器联用，可以确定下一条要取得指令的物理地址。

标志寄存器FLAGS：存放状态标志和控制标志的寄存器。

• 状态标志：用于记录程序中运行结果的状态信息。
  溢出标志（OF）：运算时溢出，则OF为1，否则为0。
  符号标志（SF）：记录运算结果的符号，结果为负时置1，否则为0。
  零标志（ZF）：运算结果为0时ZF位置1，否则置0。
  进位标志（CF）：记录运算时从最高有效位产生的进位值。例如执行加法指令时，最高有效位有进位置1，否则置0.
  辅助进位标志（AF）：记录运算时第3位产生的进位值。
  奇偶标志（PF）：检验传输数据时可能产生的出错情况。当结果操作数中的1为偶数时置1，否则0.

• 控制标志：可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式。
  方向标志（DF）：在串处理指令中控制处理信息的方向用。
  陷阱标志（TF）：用于调试时的单步方式操作。
  中断标志（IF）：IF为1时，允许CPU响应可屏蔽中断请求，否则关闭中断。

• I/O特权级：在保护模式下，用于控制对I/O地址空间的访问。

3.段寄存器

8086CPU的4个16位的段寄存器分别称为：代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，堆栈段寄存器SS，附加数据段寄存器ES。80386起增加了FS、GS两个段寄存器。

段寄存器用来确定该段在内存中的起始地址。

处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令
DS:EA存取数据段中某一存储单元的地址
SS:SP操作堆栈顶的地址

2.4 存储器

IBM PC机的两种主要存储器和主要的存储方式

• ROM（只读存储器）永久保存计算机的启动程序和处理I/O的例行程序。

• RAM（随机存储器）暂时保存计算机执行时驻留的程序的数据
  2.4.1 存储单元的地址和内容

• 存储器以字节为编程单位

• 地址用无符号整数来表示

• 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（注意：高地址在下，低地址在上，即地址序号是越往下越大）

• 字单元地址用它的低地址来表示

内存单元的地址和内容的概念及其关系：

• 若M表示内存单元的地址，则该内存单元的内容可表示为（M）。
• 如果M单元存放着地址N，则（（M））表示地址为N的单元的内容。

2.4.2 实模式存储器寻址

1.存储器地址的分段

• 机器规定：从0地址开始，每16个字节为一小段。

• 段起始地址：段起始位置必须是任一小段的首地址开始。

• 小段：每16个字节一小段，共有64K个小段

• 段的大小：0-64K范围内的任意字节

• 段内偏移：存储单元的实际地址预期所在段的段地址之间的距离，也可称为有效地址（EA），偏移地址（Offset）。

• 有了段地址和偏移地址，就能唯一地确定某一内存单元在存储器内的具体位置（物理位置（PA））。

• 计算示意图
  

• 逻辑地址：段地址:偏移地址，机器获得逻辑地址后自动通过某种方法求得物理地址。

寄存器与存储器的比较

附上思维导图

最后

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