汇编语言

本文只是自己看书的回忆，不如去看书，讲的更全面和透彻。
每种微处理器的汇编语言都不同，本书以8086CPU为中央处理器的PC机为例

基础知识

机器语言

电子计算机的机器指令是一列二进制数字，计算机将其转变为一列高低电平，使计算机的电子器件受到驱动，进行运算。每种微处理器由于硬件设计和内部结构不同，需要用不同的电平脉冲来控制，所以不同的微处理器其机器指令集不同。

汇编语言的产生

汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。每种CPU都有自己的汇编指令集。
例如：
操作：寄存器BX的内容送到AX
机器指令：1000100111011000
汇编指令：mov ax,bx

程序员用汇编语言写出源程序，汇编编译器将其编译为机器码，由计算机最终执行。

汇编语言的组成

汇编语言包括3种指令：
1.汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码；
2.伪指令：无对应机器码，由编译器执行（告诉编译器怎么翻译），计算机不执行；
3.其他符号：如+、-、*、/等，无对应机器码，由编译器识别；

存储器

CPU控制计算机的运作并进行运算，为其提供的指令和数据存放在存储器中。磁盘中的数据或程序必须读到内存中才可以被CPU使用。

指令和数据

指令和数据是应用上的概念。在内存或磁盘中无任何区别，都是二进制信息，区别只在于CPU在使用时赋予其意义。
例如：
1000100111011000 -> 89D8H（数据）
1000100111011000 -> mov ax,bx（指令）

储存单元

电子计算机最小信息单位是bit，是一个二进制位。8 bit = 1 Byte（字节）
微型机存储器的一个存储单元可以存储一个Byte。一个存储器被划分为若干存储单元，从0开始编号，一个存储单元的容量为一个字节。
1KB=1024B， 1MB=1024KB……

CPU对存储器的读写

存储单元的编号可看作存储单元在存储器中的地址。
CPU进行数据的读写，要和外部器件进行一下3类信息的交互：
1.存储单元的地址；（地址信息）
2.器件的选择，读或写的命令；（控制信息）
3.读或写的数据。（数据信息）
在实际信息交互层面，是通过处理、传输电信号实现的，电信号由总线（专门连接CPU和其他芯片的导线）传送。总线在逻辑上分为地址总线、控制总线和数据总线

CPU从内存中读取数据：

CPU通过地址线将地址信息3发出 → CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储器芯片，通知它要从中读取数据 → 存储器将3号单元中的数据8通过数据线送入CPU
写操作类似。

总线

每一个CPU芯片有许多管脚，这些管脚与总线相连。
地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力；
控制总线的宽度决定了CPU对系统中其他器件的控制能力；
数据总线的宽度决定了CPU与其他器件进行数据传送时的一次数据传送量。

地址总线

CPU有N根地址线，称该CPU的地址总线宽度为N，最多可以寻找$2^N$个内存单元（意味着寻址能力最小单位为B，而不是bit）。N根地址线，对应$2^{N}B$的寻址能力。

地址总线宽度为16根，可以寻找$2^{16}$个内存单元，寻址能力为$2^{16}$B=$2^6$KB=64KB

控制总线

CPU通过控制总线对外部器件进行控制。控制总线是不同控制线的集合，有多少根控制总线，意味着CPU提供了对外部器件的多少种控制。
例如：内存读或写命令由几根控制线综合发出，有一根称为“读信号输出”的控制线负责由CPU向外传送读信号，为低电平时表示将要读取数据。

数据总线

CPU与内存或其他器件间的数据传送是通过数据总线进行的，数据总线的宽度决定了CPU与外界的数据传送速度。8根数据总线一次可传送一个8位二进制数据（即一个字节）。一根数据线对应1bit的传送数据大小（一次）。
例如：传送一个长度为两字节的数据时，若CPU的数据总线宽度为8，则分两次传送；若CPU的数据总线宽度为16，则进行一次传送。

数据总线宽度为8根，一次可以传送数据大小为8bit=1B；数据总线宽度为32根，即32bit=4B。

主板

每台PC机都有一个主板，主板上有核心器件和一些主要器件，器件之间通过总线相连。器件包括CPU、存储器、外围芯片组、扩展插槽等。扩展插槽上一般插有RAM内存条和各类接口卡。

接口卡

CPU无法直接控制显示器、音响、打印机等外设，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。扩展插槽通过总线与CPU相连，相当于接口卡通过总线与CPU相连。简单来讲，CPU通过总线向接口卡发送命令，接口卡通过CPU命令控制外设进行工作。

各类存储器芯片

RAM内存断电后指令和数据丢失，ROM内存断电后指令和数据还在。
1.随机存储器（RAM）
用于存放CPU使用的绝大部分程序和数据，主RAM一般由两个位置上的RAM组成，即装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM。
2.装有BIOS（基本输入/输出系统）的ROM（只读存储器）
BIOS是由主板和各类接口卡（如显卡、网卡）厂商提供的软件系统，可通过它利用该硬件设备进行最基本的输入输出。例如，主板上的ROM储存着主板的BIOS，显卡上的ROM储存着显卡的BIOS。
3.接口卡上的RAM
某些接口卡需要对大批量输入输出数据进行暂时储存，其上装有RAM。如显卡上的RAM被称为显存，我们将需要显示的内容写入显存，就会出现在显示器上。

内存地址空间

上述的储存器，在物理上是独立的，但在CPU的眼里，他们都是内存，把他们总的看作一个由若干储存单元组成的逻辑储存器，这个逻辑储存器就是我们所说的内存地址空间。每个物理存储器在逻辑存储器中占有一个地址段，CPU在这段地址空间中读写数据，实际上就是在对应物理存储器中读写数据。

内存地址空间大小受CPU地址总线宽度的限制。

寄存器

CPU通常由运算器（进行信息处理）、控制器（控制各种器件进行工作）、寄存器（进行信息存储）等器件构成，这些器件内部由总线相连。上一章说的是外部总线，实现CPU和主板上其他器件的联系，内部总线实现CPU内部各器件之间的联系。
寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件，程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。
不同的CPU，寄存器的个数和结构不同。
8086CPU有14个寄存器，分别为AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW，大小都是16位的，可以存放2个字节。

通用寄存器

AX、BX、CX、DX通常用来存放一般性数据，被称为通用寄存器。

字在寄存器中的存储

字：word，一个字由两个字节组成

8086CPU给出物理地址的方法

CPU相关部件提供两个16位地址，分别为段地址和偏移地址，段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器，得到一个20位的物理地址，通过内部总线送入输入输出控制电路，该电路将20位物理地址送上地址总线，再被送到存储器。
物理地址=段地址×16+偏移地址
段地址在段寄存器中存放，8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES。其中CS用来存放指令的段地址。

CS和IP

CS：代码段寄存器
IP：指令指针寄存器
在8086PC机中，任意时刻，设CS中内容为M，IP中内容为N，8086CPU将从M×16+N单元开始，读取一条指令并执行（即CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行）。
过程：从内存单元中读取的指令进入指令缓冲器；IP=IP+所读取指令长度，从而指向下一条指令（这一过程是自动的）；执行指令，回到初始步骤。

CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。

修改CS、IP的指令：
大部分寄存器的值都可以用mov指令来改变，mov指令被称为传送指令，但无法用于CS、IP的修改。
能改变CS、IP的内容的指令统称为转移指令。如jmp指令，形如”jmp 段地址：偏移地址“，用指令中给出的段地址修改CS，偏移地址修改IP；”jmp 某一合法寄存器“，用寄存器中的值修改IP

寄存器（内存访问）

字单元

字单元由两个连续的内存单元组成，即存放一个字型数据（16位）的内存单元。高地址内存单元存放字型数据的高位字节，低地址内存单元存放字型数据的低位字节。
将起始地址为N的字单元称为N地址字单元。

DS和[address]

DS：存放要访问数据的段地址，[]中是偏移地址。
不能用mov ds,数据的指令来修改ds，应该是mov ds,通用寄存器，用通用寄存器中的数据修改ds。
访问内存单元时，段地址默认在DS寄存器中。

栈

“后进先出”原则，在数据结构中学过，在此不赘述。
任意时刻SS:SP指向栈顶元素，执行push和pop指令时，CPU从SS和SP获得栈顶位置。
8086CPU的入栈、出栈操作都是以字为单位
以栈段为10000H~1000FH为例：
栈空时，SS=1000H，SP=10H。（1000FH为“栈底”，10000H为“栈顶”，由于以字为单位，栈中只有一个元素时，SS=1000H，SP=000EH，所以栈空时，SP后移两格，SP=0010H）。
push ax操作：
（1）SP=SP-2；
（2）将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处。（ax的低位字节存放在低地址单元）
pop ax操作：
（1）将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中；
（2）SP=SP+2。

8086CPU不能保证对栈的操作不超界，所以要做好栈空间大小的管理。
一个栈段的容量最大为64KB。

段

数据段

段地址存放在DS中，用mov, add, sub等访问内存单元的指令时，CPU就将我们定义的数据段中的内容当作数据访问。

代码段

段地址存放在CS中，将段中第一条指令的偏移地址放在IP中。

栈段

段地址存放在SS中，栈顶单元的偏移地址放在SP中，执行pop、push等指令时，CPU将我们定义的栈段当作栈空间访问。

第一个程序

源程序经编译程序编译后产生目标文件（.obj），用连接程序对目标文件进行连接，生产可执行文件（.exe）。可执行文件包括程序和数据、相关的描述信息两部分内容。

程序返回：
mov ax,4c00H
int 21H

程序执行过程的跟踪

exe文件中程序的加载过程:

程序加载后，DS中存放着程序所在内存区的段地址，这个内存区的偏移地址为0；这个内存区的前256个字节存放的是PSP，DOS用来和程序进行通信，从256字节处向后的空间存放的是程序。

程序跟踪：
debug xx.exe
到了int 21时，用P命令执行。