匯編語言是直接在硬件之上工作的編程語言，首先要了解硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，才能有效的應(yīng)用匯編語言對其編程。
機(jī)器語言
機(jī)器語言是機(jī)器指令的集合。
機(jī)器指令展開來講就是一臺機(jī)器可以正確執(zhí)行的命令。
匯編語言的產(chǎn)生
匯編語言的主體是匯編指令。
匯編指令和機(jī)器指令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令是機(jī)器指令便于記憶的書寫格式。
匯編指令是機(jī)器指令的助記符。
機(jī)器指令: 1000100111011000
操作:寄存器BX的內(nèi)容送到AX中
寄存器:
簡單的講是CPU中可以存儲數(shù)據(jù)的器件，一個(gè)CPU中有多個(gè)寄存器。
AX是其中一個(gè)寄存器的代號，BX是另一個(gè)寄存器的代號。
計(jì)算機(jī)能讀懂的只有機(jī)器指令，那么如何讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？
匯編語言的組成
匯編語言發(fā)展至今，有以下3類指令組成
匯編指令:機(jī)器碼的助記符，有對應(yīng)的機(jī)器碼。
偽指令:沒有對應(yīng)的機(jī)器碼，由編譯器執(zhí)行，計(jì)算機(jī)并不執(zhí)行。
其他符號: 如+、-、*、/ 等，由編譯器識別，沒有對應(yīng)的機(jī)器碼。
匯編語言的核心是匯編指令，它決定了匯編語言的特性。
存儲器
CPU是計(jì)算機(jī)的核心部件，它控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)作并進(jìn)行運(yùn)算。要想讓一個(gè)CPU工作，就必須向它提供指令和數(shù)據(jù)。指令和數(shù)據(jù)在存儲器中存放，也就是我們平時(shí)所說的內(nèi)存。在一臺PC機(jī)中內(nèi)存的作用僅次于CPU。離開了內(nèi)存，性能再好的CPU也無法工作。磁盤不同于內(nèi)存，磁盤上的數(shù)據(jù)或程序如果不讀到內(nèi)存中，就無法被CPU使用。要靈活地利用匯編語言編程，我們首先要了解CPU是如何從內(nèi)存中讀取信息，以及向內(nèi)存中寫入信息的。
指令和數(shù)據(jù)
指令和數(shù)據(jù)是應(yīng)用上的概念。在內(nèi)存或磁盤上，指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。CPU在工作的時(shí)候把有的信息看作指令，有的信息看作數(shù)據(jù)，為同樣的信息賦予了不同的意義。就像圍棋的棋子，在棋盒里的時(shí)候沒有任何區(qū)別，在對弈的時(shí)候就有了不同的意義。
例如，內(nèi)存中的二進(jìn)制信息1001001011011000， 計(jì)算機(jī)可以把它看作大小為89D8H的數(shù)據(jù)來處理，也可以將其看作指令mov ax,bx來執(zhí)行。
1000100111011000-> 89D8H (數(shù)據(jù))
1000100111011000 -> mov ax,bx(程序)
存儲器被劃分成若干個(gè)存儲單元，每個(gè)存儲單元從0開始順序編號，例如一個(gè)存儲器有128個(gè)存儲單元，編號從0~127，如圖1.2所示。
那么一個(gè)存儲單元能存儲多少信息呢?我們知道電子計(jì)算機(jī)的最小信息單位是bit(音譯為比特)，也就是一個(gè)二進(jìn)制位。8個(gè)bit組成一個(gè)Byte,也就是通常講的一個(gè)字節(jié)。微型機(jī)存儲器的存儲單元可以存儲一個(gè)Byte, 即8個(gè)二進(jìn)制位。一個(gè)存儲器有 128個(gè)存儲單元， 它可以存儲128個(gè)Byte。
微機(jī)存儲器的容量是以字節(jié)為最小單位來計(jì)算的。對于擁有128個(gè)存儲單元的存儲器，我們可以說，它的容量是128個(gè)字節(jié)。
對于大容量的存儲器般還用以 下單位來計(jì)量容量(以下用B來代表Byte):
磁盤的容量單位同內(nèi)存的一樣， 實(shí)際上以上單位是微機(jī)中常用的計(jì)量單位。
CPU對存儲期的讀寫
存儲器被劃分成多個(gè)存儲單元，存儲單元從零開始順序編號。這些編號可以看作存儲單元在存儲器中的地址。就像一 條街，每個(gè)房子都有門牌號碼。
CPU要從內(nèi)存中讀數(shù)據(jù)，首先要指定存儲單元的地址。也就是說它要先確定它要讀取哪一個(gè)存儲單元中的數(shù)據(jù)。
另外，在一臺微機(jī)中，不只有存儲器這一種器件。 CPU在讀寫數(shù)據(jù)時(shí)還要指明，它要對哪一個(gè)器件進(jìn)行操作，進(jìn)行哪種操作，是從中讀出數(shù)據(jù)，還是向里面寫入數(shù)據(jù)。
可見，CPU要想進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件(標(biāo)準(zhǔn)的說法是芯片)進(jìn)行下面3類信息的交互。
存儲單元的地址(地址信息);
器件的選擇，讀或?qū)懙拿?控制信息);
讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)(數(shù)據(jù)信息)。
CPU是通過什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲器芯片中的呢?電子計(jì)算機(jī)能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?，電信號?dāng)然要用導(dǎo)線傳送。在計(jì)算機(jī)中專門有連接CPU和其他芯片的導(dǎo)線，通常稱為總線?？偩€從物理上來講，就是一根根導(dǎo)線的集合。根據(jù)傳送信息的不同，總線從邏輯上又分為3類，地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線。
CPU從3號單元中讀取數(shù)據(jù)的過程(見圖1.3)如下。
CPU 通過地址線將地址信息3發(fā)出。
CPU 通過控制線發(fā)出內(nèi)存寫命令，選中存儲器芯片，并通知它，要向其中寫入數(shù)據(jù)。
CPU 通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)26送入內(nèi)存的3號單元中。
從上面知道了CPU是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的?？墒牵绾蚊钣?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫呢?
要讓一個(gè)計(jì)算機(jī)或微處理器工作，應(yīng)向它輸入能夠驅(qū)動它進(jìn)行工作的電平信息(機(jī)器碼)。對于8086CPU，下面的機(jī)器碼， 能夠完成從3號單元讀數(shù)據(jù)。
機(jī)器碼:10100001 00000011 00000000
含義:從3號單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AX
CPU接收這條機(jī)器碼后將完成我們上面所述的讀寫工作。
機(jī)器碼難于記憶，用匯編指令來表示，情況如下。
機(jī)器碼:101000010000001100000000
對應(yīng)的匯編指令: MOV AX,[3]
含義:傳送3號單元的內(nèi)容入AX
地址總線
CPU是通過地址總線來指定存儲器單元的?？梢姷刂房偩€上能傳送多少個(gè)不同的信息，CPU就可以對多少個(gè)存儲單元進(jìn)行尋址。
現(xiàn)假設(shè)，一個(gè)CPU有10根地址總線，讓我們來看一下它的尋址情況。我們知道，在電子計(jì)算機(jī)中，一根導(dǎo)線可以傳送的穩(wěn)定狀態(tài)只有兩種，高電平或是低電平。用二進(jìn)制表示就是1或0，10 根導(dǎo)線可以傳送10位:進(jìn)制數(shù)據(jù)。而10位二進(jìn)制數(shù)可以表示多少個(gè)不同的數(shù)據(jù)呢? 2的10次方個(gè)。最小數(shù)為0，最大數(shù)為1023。
圖1.4展示了一個(gè)具有10根地址線的CPU向內(nèi)存發(fā)出地址信息11時(shí)10根地址線上傳送的二進(jìn)制信息?？紤]一下，訪問地址為12、13、 14 等的內(nèi)存單元時(shí)，地址總線上傳送的內(nèi)容是什么?
一個(gè)CPU有N根地址線，則可以說這個(gè)CPU的地址總線的寬度為N.這樣的CPU最多可以尋找2的N次方個(gè)內(nèi)存單元。
8086有16根數(shù)據(jù)線，可一次傳送16 位數(shù)據(jù)，所以可一次傳送數(shù)據(jù) 89D8H;而8088只有8根數(shù)據(jù)線，一次只能傳8位數(shù)據(jù)，所以向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)89D8H時(shí)需要進(jìn)行兩次數(shù)據(jù)傳送。
控制總線
CPU對外部器件的控制是通過控制總線來進(jìn)行的。在這里控制總線是個(gè)總稱，控制總線是一些不同控制線的集合。有多少根控制總線，就意味著CPU提供了對外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了CPU對外部器件的控制能力。
前面所講的內(nèi)存讀或?qū)懨钍怯蓭赘刂凭€綜合發(fā)出的，其中有一根稱為 “讀信號輸出”的控制線負(fù)責(zé)由CPU向外傳送讀信號，CPU向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù):有一根稱為“寫信號輸出”的控制線則負(fù)責(zé)傳送寫信號。
匯編指令是機(jī)器指令的助記符，同機(jī)器指令一一對應(yīng)。
每一種CPU都有自己的匯編指令集。
CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放。
在存儲器中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息。
存儲單元從零開始順序編號。
一個(gè)存儲單元可以存儲8個(gè)bit,即8位二進(jìn)制數(shù)。
1Byte= 8bit 1KB= 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB。
每一個(gè)CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連。也可以說， 這些管腳引出總線。一個(gè)CPU可以引出3種總線的寬度標(biāo)志了這個(gè)CPU的不同方面的性能:
地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力:
數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU與其他器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)的一次數(shù)據(jù)傳送量;
控制總線的寬度決定了CPU對系統(tǒng)中其他器件的控制能力。
內(nèi)存地址空間(概述)
什么是內(nèi)存地址空間呢?一個(gè)CPU的地址總線寬度為10， 那么可以尋址1024個(gè)內(nèi)存單元，這1024個(gè)可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個(gè)CPU的內(nèi)存地址空間。下面進(jìn)行深入討論。首先需要介紹兩部分基本知識，主板和接口卡。
主板
在每一臺PC機(jī)中，都有一個(gè)主板，主板上有核心器件和一些主要器件，這些器件通過總線(地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線)相連。這些器件有CPU、存儲器、外圍芯片組、擴(kuò)展插槽等。擴(kuò)展插槽上一般插有RAM內(nèi)存條和各類接口卡。
接口卡
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所有可用程序控制其工作的設(shè)備，必須受到CPU的控制。CPU對外部設(shè)備都不能直接控制，如顯示器、音箱、打印機(jī)等。直接控制這些設(shè)備進(jìn)行工作的是插在擴(kuò)展插槽上的接口卡。擴(kuò)展插槽通過總線和CPU相連，所以接口卡也通過總線同CPU相連。CPU可以直接控制這些接口卡，從而實(shí)現(xiàn)CPU對外設(shè)的間接控制。簡單地講，就是CPU通過總線向接口卡發(fā)送命令，接口卡根據(jù)CPU的命令控制外設(shè)進(jìn)行工作。
各類存儲器芯片
一臺PC機(jī)中，裝有多個(gè)存儲器芯片，這些存儲器芯片從物理連接上看是獨(dú)立的、不同的器件。從讀寫屬性上看分為兩類:隨機(jī)存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。隨機(jī)存儲器可讀可寫，但必須帶電存儲，關(guān)機(jī)后存儲的內(nèi)容丟失，只讀存儲器只能讀取不能寫入，關(guān)機(jī)后其中的內(nèi)容不丟失。這些存儲器從功能和連接上又可分為以下幾類。
隨機(jī)存儲器
用于存放供CPU使用的絕大部分程序和數(shù)據(jù)，主隨機(jī)存儲器一般由兩個(gè)位置 上的RAM組成，裝在主板上RAM和插在擴(kuò)展插槽上的RAM。
裝有BIOS(Basic Input/Output System,基本輸入/輸出系統(tǒng))的ROM
BIOS是由主板和各類接口卡(如顯卡、網(wǎng)卡等)廠商提供的軟件系統(tǒng)，可以通過它利用該硬件設(shè)備進(jìn)行最基本的輸入輸出。在主板和某些接口卡上插有存儲相應(yīng)BIOS的ROM。例如，主板上的ROM中存儲著主板的BIOS(通 常稱為系統(tǒng)BIOS);顯卡上的ROM中存儲著顯卡的BIOS; 如果網(wǎng)卡上裝有ROM,那其中就可以存儲網(wǎng)卡的BIOS。
接口卡上的RAM
某些接口卡需要對大批量輸入、輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)存儲，在其上裝有RAM。最典型的是顯示卡上的RAM，一般稱為顯存。顯示卡隨時(shí)將顯存中的數(shù)據(jù)向顯示器上輸出。換句話說，我們將需要顯示的內(nèi)容寫入顯存，就會出現(xiàn)在顯示器上。
圖展示了PC系統(tǒng)中各類存儲器的邏輯連接情況。
內(nèi)存地址空間
上述的那些存儲器，在物理上是獨(dú)立的器件，但是在以下兩點(diǎn)上相同。
都和CPU的總線相連。
CPU對它們進(jìn)行讀或?qū)懙臅r(shí)候都通過控制線發(fā)出內(nèi)存讀寫命令。
這也就是說，CPU在操控它們的時(shí)候，把它們都當(dāng)作內(nèi)存來對待，把它們總的看作一個(gè)由若干存儲單元組成的邏輯存儲器，這個(gè)邏輯存儲器就是我們所說的內(nèi)存地址空間。
圖展示了CPU將系統(tǒng)中各類存儲器看作一個(gè)邏輯存儲器的情況。
在圖中，所有的物理存儲器被看作一個(gè)由若干存儲單元組成的邏輯存儲器，每個(gè)物理存儲器在這個(gè)邏輯存儲器中占有一個(gè)地址段，即一段地址空間。CPU在這段地址空間中讀寫數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是在相對應(yīng)的物理存儲器中讀寫數(shù)據(jù)。
假設(shè)，圖中的內(nèi)存地址空間的地址段分配如下。
地址0~7FFFH的32KB空間為主隨機(jī)存儲器的地址空間;
地址8000H~9FFFH的8KB空間為顯存地址空間;
地址A000H~FFFFH的24KB空間為各個(gè)ROM的地址空間。
這樣，CPU向內(nèi)存地址為1000H的內(nèi)存單元中寫入數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)就被寫入主隨機(jī)存儲器中; CPU向內(nèi)存地址為8000H 的內(nèi)存單元中寫入數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)就被寫入顯存中，然后會被顯卡輸出到顯示器上; CPU向內(nèi)存地址為C000H的內(nèi)存單元中寫入數(shù)據(jù)的操作是沒有結(jié)果的，C000H單元中的內(nèi)容不會被改變，C000H單元實(shí)際上就是ROM存儲器中的一個(gè)單元。
內(nèi)存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制。8086CPU的地址總線寬度為20,可以傳送2的20次方個(gè)不同的地址信息(大小從0至2的20次方-1)。即可以定位2的20次方個(gè)內(nèi)存單元，則8086PC的內(nèi)存地址空間大小為1MB。同理，80386CPU 的地址總線寬度為32，則內(nèi)存地址空間最大為4GB。
在基于一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)編程的時(shí)候，必須知道這個(gè)系統(tǒng)中的內(nèi)存地址空間分配情況。因?yàn)楫?dāng)我們想在某類存儲器中讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須知道它的第一個(gè)單元的地址和最后一個(gè)單元的地址，才能保證讀寫操作是在預(yù)期的存儲器中進(jìn)行。比如，希望向顯示器輸出一段信息，那么必須將這段信息寫到顯存中，顯卡才能將它輸出到顯示器上。要向顯存中寫入數(shù)據(jù)，必須知道顯存在內(nèi)存地址空間中的地址。
不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存地址空間的分配情況是不同的，圖展示了8086PC 機(jī)內(nèi)存地址空間分配的基本情況。
圖告訴我們，從地址0～9FFFF的內(nèi)存單元中讀取數(shù)據(jù)，實(shí)際上就是在讀取主隨機(jī)存儲器中的數(shù)據(jù);向地址A0000～BFFFF的內(nèi)存單元中寫數(shù)據(jù)，就是向顯存中寫入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會被顯示卡輸出到顯示器上;我們向地址C0000～FFFF的內(nèi)存單元中寫入數(shù)據(jù)的操作是無效的，因?yàn)檫@等于改寫只讀存儲器中的內(nèi)容。
內(nèi)存地址空間
最終運(yùn)行程序的是CPU,我們用匯編語言編程的時(shí)候，必須要從CPU的角度考慮問題。對CPU來講，系統(tǒng)中的所有存儲器中的存儲單元都處于一個(gè)統(tǒng)一的邏輯存儲 器中，它的容量受CPU尋址能力的限制。這個(gè)邏輯存儲器即是我們所說的內(nèi)存地址空間。
