汇编语言程序设计第2章80x86计算机组织

80x86的寄存器结构
31
EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP EFLAGS
16 15
AH BH CH DH
8 7
AX BX CX DX SP BP SI DI IP FLAGS CS DS SS ES FS GS AL BL CL DL
0
8086 / 8088 / 80286
在DEBUG下查看 TF



-t AX=3202 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=13FD ES=13FD SS=13FD CS=13FD IP=0102 NV UP EI PL NZ NA PO NC 13FD:0102 0000 ADD [BX+SI],AL DS:0000=CD 看出来TF=0 AX=3202 0011，001 0 ，0000，0010 TF
在DEBUG下查看 TF



-a 100 13FD:0100 pushf 13FD:0101 pop ax 13FD:0102 -t AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEC BP=0000 SI=0000 DI=0000 DS=13FD ES=13FD SS=13FD CS=13FD IP=0101 NV UP EI PL NZ NA PO NC 13FD:0101 58 POP AX


存储器 （17页） 记忆部件，存放程序、数据、信息及中间结 果。 中央处理机：
运算器 控制器

I/O子系统
I/O设备 大容量存储器
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-3


除必要的系统程序外，一般程序存放在 外存中，只要当运行时，才把它调入内 存。 系统总线 （18页） 片内总线、系统总线 和 外部总线。
‫‏‬
是Pentium的常规工作方式。只有在 此方式下，才能发挥其强大的功能。 其特点是：
① ②
③
多任务，任务之间相互独立，私密。 存储管理空间超大，可建立虚拟存储 器。 32位和16位运算混合。
虚拟8086方式
‫‏‬
一个模拟的8086CPU。其特性与8086 相同。在Pentium CPU中，是保护方式 下的一个任务。所以，在Pentium中可 以建立很多个这样的模拟8086CPU。
2.3 中央处理机-1


2.3.1 中央处理机CPU的组成（19页） CPU中的高速缓存虽然在片内，但就功 能而言还是属于存储器的。 CPU主要有以下三部分组成：
– 算术逻辑部件 – 控制逻辑 – 工作寄存器组
2.3 中央处理机-2


2.3.2 80x86寄存器组 寄存器分为程序可见的寄存器和程序不 可见的寄存器两大类。 程序可见的寄存器：指在汇编语言程序 设计中用到的寄存器，它们可以由指令 来设定。 程序不可见的寄存器：指一般应用程序 设计中不用而由系统所用的寄存器。
2. 4 存储器
2.4.1 存储单元的地址和内容：（P.24-P.25） 存储器以字节（8 bit）为编程单位 每个字节单元都有唯一的地址编码 地址用无符号整数来表示（编程用十六进制 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 字单元地址用它的低地址来表示 机器以偶地址访问（读 / 写）存储器
VIP：虚拟中断未决标志 VIF：虚拟中断标志 VM：虚拟8086模式位
状态标志位的符号表示
标志位 CF进位（有/否） PF奇偶（偶/奇） AF半进位 ZF全零（是/否） SF符号（负/正） IF中断（允许/禁止） DF方向（增量/减量） OF溢出（是/否） 标志为1 CY PE AC ZR NG EI DN OV 标志为0 NC PO NA NZ PL DI UP NV
2.1 80x86 微处理器-4


为了使存储器与运算器的速度相匹配，建立 了层次结构的存储器组织：（16页） Cache 主存（内存） 外存（辅存） 早期的Cache做在芯片之外，从386开始在 芯片中做入少量的Cache，486中集成了 8KB，Pentium中有8KB的指令高速缓存和 8KB的数据高速缓存， Pentium Pro 在以 上基础上又增加了256KB的二级缓存， Pentium Ⅱ 中有32KB的高速缓存和 512KB的二级高速缓存。
2.3 中央处理机-6

专用寄存器
– IP 指令指针寄存器 （22页） IP总是与CS段寄存器配合指出下一条要执 行指令的地址，其中存放偏移量部分。 – SP 堆栈指针寄存器 – FLAGS 标志寄存器（程序状态寄存器） （22-24页）
标志寄存器 ( FLAGS / PSW ）
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-5
I/O驱动程序
– 对I/O设备进行控制和管理，当系统程序或用户 程序使用I/O设备时，就调用它对设备发出命令， 完成CPU和I/O设备的数据传输。
文件管理程序
– 用来处理存储在外存中的大量信息，它可以和外 存的设备驱动程序相连接，对存储在其中的信息 以文件的形式进行存取、复制及其他管理操作。
Pentium
ID VIP VIF AC VM RF
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
NT IOPL OF DF IF TF SF ZF
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5
AF
4 3
PF
2 1
CF
0
IOPL： I/O特权级 NT： 嵌套任务标志 RF： 重新启动标志 AC： 对准检查方式位 ID： 标识标志
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
条件码标志：
OF SF ZF CF AF PF 溢出标志 符号标志 零标志 进位标志 辅助进位标志 奇偶标志
控制标志：
DF IF TF 方向标志 中断标志 陷阱标志 AX, BX
例：ADD
JO / JC ERROR ?
80x86的标志寄存器 (P.23)
2.2 基于微处理Leabharlann Baidu的计算机系统构成-6
文件编辑程序

用来建立、输入或修改文本。
翻译程序（汇编程序、解释程序、编译程序）（19页）

汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序。


编译程序：将高级语言翻译成机器语言。
解释程序：将直接把高级语言在机器上运行，边解释边 执行。
经翻译程序翻译后，源程序变为 .obj 文件。
寄 存 器
80x86的程序可见寄存器组
通用寄存器 专用寄存器 段寄存器
位 EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP FLAGS
31
16 15
87
0
（AH）AX （AL） （BH） BX (BL) 数据寄存器 (CH) CX (CL) (DH) DX (DL) SP BP SI DI IP FLAGS CS SS DS ES FS GS 堆栈指针 指针寄存器 基址指针 源变址 变址寄存器 目的变址 指令指针 控制寄存器 标志 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 通 用 寄 存 器
2.3 中央处理机-3

程序可见的寄存器分为通用寄存器、专 用寄存器和段寄存器3类。 通用寄存器 （20页）
– 8086/8088和80286都是16位寄存器 – AX 累加器 – BX 基址寄存器 – CX 计数器 – DX 数据寄存器
2.3 中央处理机-4
– SP 堆栈指针寄存器 – BP 基址指针寄存器 – SI 源变址指针寄存器 – DI 目的变址指针寄存器 （21页）
2.3 中央处理机-5



8086～80286CPU各有8个16位通用寄存器AX、 BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI。对于4个16 位数据寄存器AX、BX、CX、DX。 其每个又可以作为2个独立的8位寄存器使用， 它们被分别命名为AH、AL、BH、BL、CH、 CL、DH、DL。 80386以上型号的CPU各有8个32位通用寄存 器，它们是相应16位寄存器的扩展，被分别 命名为EAX、EBX、ECX、EDX、ESP、 EBP、 ESI、EDI。在程序中每个8位、16位、 32位寄存器都可以独立使用。
Intel 64处理器
Intel 8086
酷睿多核系列 奔腾多核系列
奔腾4 奔腾III 奔腾II 奔腾 80486 80386 IA-32处理器
80286 8086 4004 16位80x86处理器
3
2.1 80x86 微处理器-2

理解下面一些名词术语：
主频 数据总线 数据总线宽度 地址总线宽度 地址总线宽度 与 寻址空间 的关系 （16页）
实地址方式的特点
①
② ③ ④
寻址机制、存储器管理、中断处理机制和8086 一样。 操作数默认长度16位。 存储器容量1M，分段管理，每段64K。 存储器两端各一个固定区域。 一个中断向量表0000:0000～0000:00FF 一个自举入口程序FFFF:0000～FFFF:000F
保护方式
2.1 80x86 微处理器-3

一般存储器以字节为存储信息的基本单位， 用符号B表示，因此存储容量可称为：1MB， 16MB，4GB。

在计算机上计算一个题目的步骤：
① 用计算机语言把所要计算的题目编程， ② 把这一程序连同所要使用的数据一起存 入存储器中。 ③ 计算机算题时，把程序和数据从存储器 中取到运算器中进行计算。（16页）
第2章 80x86计算机组织
计算机系统
存储器
中央处理机
外部设备
2.1 80x86 微处理器-1



计算机主要有运算器、控制器、存 储器和输入输出设备构成。 20世纪70年代初期，运算器和控制 器集成在一个芯片上，构成中央处 理机。 表2.1 80x86微处理器概况（15页）
1.1 英特尔80x86处理器
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-1


微处理器、微型计算机、微型计算机系 统的区别。 计算机系统包括硬件和软件两部分。 （17页）
2.2.1 硬件
存储器 中央处理机 CPU 总线控制 逻辑 系 统 总 线 大容量 接 口 存储器
. . .
接 口
. . .
I/O设备 I/O子系统
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-2
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-4
软件：系统软件 系统软件
– 核心是操作系统，操作系统是系统程序的集合， 主要作用是对计算机系统的软硬件资源进行管理。
用户软件 （18页）
常驻监督程序（一种驻留内存的监督程序）
– 是操作系统的主要部分，只要一开机就存在于内 存中，它可以从用户接收命令，并使操作系统执 行相应的动作。
2.3 中央处理机-7

段寄存器 （24页）
– CS 代码段寄存器 – DS 数据段寄存器 – SS 堆栈段寄存器 – ES 附加段寄存器
2. 4 存储器
寄存器与存储器的比较：
寄 存 器
在CPU内部 访问速度快
存 储 器
在CPU外部 访问速度慢
容量小，成本高
用名字表示 没有地址
容量大，成本低
用地址表示 地址可用各种方式形成
2.2 基于微处理器的计算机系统构成-7
连接程序
– 把要执行的程序与库文件或其他已经翻译好的子 程序连接在一起，形成.exe文件。
装入程序
– 用来把程序从外存传送到内存，以便机器执行。 计算机开始后需立即启动，把常驻监督程序装入 存储器，使机器运转起来。
调试程序（DEBUG）
– 系统提供给用户的能监督和控制用户程序的一种 工具，可以装入、修改、显示或逐条执行一个程 序。
2.1 80x86 微处理器-5


从8086到Pentium Pro 执行一条指令所 需时间的比较。（16页） 实模式、保护模式 和 虚拟模式 的区别。
工作方式
1.实地址方式 2.保护方式 3.虚拟8086方式
1.实地址方式
‫‏‬
该方式工作在开机或复位后，进入保护 方式工作之前。其主要目的是为进入保 护方式作必要配置和准备。
8086/8088
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
80286
NT IOPL OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
80386
VM RF NT IOPL OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
80486
AC VM RF NT IOPL OF DF IF TF SF ZF AF PF CF