語言的發(fā)展

機(jī)器語言： 由0和1組成的機(jī)器指令. 如:0101 0001 1101 0110
匯編語言(assembly language)： 使用符號(hào)代替機(jī)器語言,也稱為符號(hào)語言，如:mov ax,bx
高級(jí)語言： C\C++\Java\OC\Swift,更加接近人類的自然語言 如:int a = b;

我們的代碼在終端設(shè)備上是這樣的過程:

匯編.png

• 匯編語言與機(jī)器語言一一對(duì)應(yīng)，每一條機(jī)器指令都有與之對(duì)應(yīng)的匯編指令
• 匯編語言可以通過編譯得到機(jī)器語言，機(jī)器語言可以通過反匯編得到匯編語言
• 高級(jí)語言可以通過編譯得到匯編語言 \ 機(jī)器語言，但匯編語言\機(jī)器語言幾乎不可能還原成高級(jí)語言

匯編語言的特點(diǎn)

• 可以直接訪問、控制各種硬件設(shè)備，比如存儲(chǔ)器、CPU等，能最大限度地發(fā)揮硬件的功能

• 能夠不受編譯器的限制，對(duì)生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制

• 目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快

• 匯編指令是機(jī)器指令的助記符,同機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)。每一種CPU都有自己的機(jī)器指令集\匯編指令集，所以匯編語言不具備可移植性

• 知識(shí)點(diǎn)過多，開發(fā)者需要對(duì)CPU等硬件結(jié)構(gòu)有所了解，不易于編寫、調(diào)試、維護(hù)

• 不區(qū)分大小寫，比如mov和MOV是一樣的

匯編的用途

• 編寫驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)（比如Linux內(nèi)核的某些關(guān)鍵部分）
• 對(duì)性能要求極高的程序或者代碼片段，可與高級(jí)語言混合使用（內(nèi)聯(lián)匯編）
• 軟件安全，病毒分析與防治，逆向\加殼\脫殼\破解\外掛\免殺\加密解密\漏洞\黑客
• 理解整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最佳起點(diǎn)和最有效途徑
• 為編寫高效代碼打下基礎(chǔ)
• 弄清代碼的本質(zhì)
  • 函數(shù)的本質(zhì)究竟是什么?
  • sizeof
  • ++a + ++a + ++a 底層如何執(zhí)行的?
  • 編譯器到底幫我們干了什么?
  • DEBUG模式和RELEASE模式有什么關(guān)鍵的地方被我們忽略
  • ......

越底層越單純!真正的程序員都需要了解的一門非常重要的語言,匯編!

匯編語言的種類

• 目前討論比較多的匯編語言有
  • 8086匯編（8086處理器是16bit的CPU）
  • Win32匯編
  • Win64匯編
  • ARM匯編（嵌入式、Mac、iOS）
  • ......
• 我們iPhone里面用到的是ARM匯編,但是不同的設(shè)備也有差異.因CPU的架構(gòu)不同.

• 因?yàn)閷W(xué)習(xí)所以建議先從最為經(jīng)典的8086開始
  • 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,容易理解
  • 指令簡(jiǎn)單,便于記憶
  • 原理相通

幾個(gè)必要的常識(shí)

• 要想學(xué)好匯編,首先需要了解CPU等硬件結(jié)構(gòu)
• APP/程序的執(zhí)行過程
• 硬件相關(guān)最為重要是CPU/內(nèi)存
• 在匯編中,大部分指令都是和CPU與內(nèi)存相關(guān)的

APP/程序的執(zhí)行過程.png

總線

CPU

• 每一個(gè)CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連，CPU通過總線跟外部器件進(jìn)行交互
• 總線：一根根導(dǎo)線的集合
• 總線的分類 1.地址總線 2.數(shù)據(jù)總線 3.控制總線
  

舉個(gè)例子

• 地址總線

  • 它的寬度決定了CPU的尋址能力
  • 8086的地址總線寬度是20，所以尋址能力是1M（ 2^20 ）
    0x00000000000000000000 最小地址
    0x111111111111111111111最大地址 間隔2^20

• 數(shù)據(jù)總線

  • 它的寬度決定了CPU的單次數(shù)據(jù)傳送量，也就是數(shù)據(jù)傳送速度
  • 8086的數(shù)據(jù)總線寬度是16，所以單次最大傳遞2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

8088的數(shù)據(jù)總線寬度是8，8086的數(shù)據(jù)總線寬度是16，分別向內(nèi)存中寫入89D8H如下圖:注意:這里是16進(jìn)制,后方的H是單詞Hexadecimal的意思

• 控制總線
  • 它的寬度決定了CPU對(duì)其他器件的控制能力、能有多少種控制

做個(gè)小練習(xí)

內(nèi)存

各類存儲(chǔ)區(qū)的邏輯連接

各類存儲(chǔ)器的邏輯連接-物理地址對(duì)應(yīng)圖

各類存儲(chǔ)器的物理地址情況

• 內(nèi)存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制。8086的地址總線寬度為20，可以定位2^20個(gè)不同的內(nèi)存單元（內(nèi)存地址范圍0x00000~0xFFFFF），所以8086的內(nèi)存空間大小為1MB

• 0x00000~0x9FFFF：主存儲(chǔ)器?？勺x可寫

• 0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被顯卡輸出到顯示器。可讀可寫

• 0xC0000~0xFFFFF：存儲(chǔ)各種硬件\系統(tǒng)信息。只讀

寄存器

內(nèi)部部件之間由總線連接

CPU的典型構(gòu)成

• 對(duì)程序員來說，CPU中最主要部件是寄存器，可以通過改變寄存器的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU的控制
• 不同的CPU，寄存器的個(gè)數(shù)、結(jié)構(gòu)是不相同的（8086是16位結(jié)構(gòu)的CPU）
• 8086有14個(gè)寄存器
  • 都是16位的寄存器

  • 可以存放2個(gè)字節(jié)

    
    
    8086內(nèi)部寄存器

通用寄存器

AX、BX、CX、DX這4個(gè)寄存器通常用來存放一般性的數(shù)據(jù)，稱為通用寄存器（有時(shí)也有特定用途），通常，CPU會(huì)先將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到通用寄存器中，然后再對(duì)通用寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算

假設(shè)內(nèi)存中有塊紅色內(nèi)存空間的值是3，現(xiàn)在想把它的值加1，并將結(jié)果存儲(chǔ)到藍(lán)色內(nèi)存空間

    *   CPU首先會(huì)將紅色內(nèi)存空間的值放到AX寄存器中：mov ax,紅色內(nèi)存空間
    *   然后讓AX寄存器與1相加：add ax,1
    *   最后將值賦值給內(nèi)存空間：mov 藍(lán)色內(nèi)存空間,ax

AX、BX、CX、DX這4個(gè)通用寄存器都是16位的,上一代8086的寄存器都是8位的，為了保證兼容， AX、BX、CX、DX都可分為2個(gè)獨(dú)立的8位寄存器來使用
* H代表高位寄存器
* L代表低位寄存器

字和字節(jié)

在匯編的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，有2個(gè)比較常用的單位
字節(jié)：byte，1個(gè)字節(jié)由8bit組成，可以存儲(chǔ)在8位寄存器中
字：word，1個(gè)字由2個(gè)字節(jié)組成，這2個(gè)字節(jié)分別稱為字的高字節(jié)和低字節(jié)

• 比如數(shù)據(jù)20000（4E20H，0100111000100000B），高字節(jié)的值是78，低字節(jié)的值是32

  
  
  
  

  1個(gè)字可以存在1個(gè)16位寄存器中，這個(gè)字的高字節(jié)、低字節(jié)分別存儲(chǔ)在這個(gè)寄存器的高8位寄存器、低8位寄存器中