王爽汇编语言学习详细笔记一：基础知识

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前言

汇编语言是直接在硬件之上工作的编程语言，首先要了解硬件系统的结构，才能有效的应用汇编语言对其编程。

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一、从机器语言到汇编语言

1.机器语言

机器语言是机器指令的集合。

机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。

电子计算机的机器指令是一列二进制数字，计算机只看得懂二进制数字。

很明显，如果使用机器指令来编程是如此的难于辨别和记忆，稍有不慎就会出错。

2.汇编语言

汇编语言的主体是汇编指令。

汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上。汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。

汇编指令是机器指令的助记符（更接近人类语言）

但汇编语言也需要编译成机器语言，计算机才看得懂

汇编语言由以下3类组成：
1、汇编指令（机器码的助记符，有对应的机器码）
2、伪指令 （由编译器执行，没有对应的机器码，计算机并不执行）
3、其它符号（由编译器识别，没有对应的机器码，如+ - * /等）

汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。

二、存储器

1.指令和数据

CPU 是计算机的核心部件．它控制整个计算机的运作并进行运算，要想让一个CPU 工作，就必须向它提供指令和数据。
指令和数据在存储器中存放，也就是平时所说的内存。在一台PC机中内存的作用仅次于CPU。
指令和数据是应用上的概念。
在内存或磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。
例如，内存中的二进制信息1000100111011000，计算机可以把它看做大小为89D8H的数据来处理，也可以将其看做指令 mov ax，bx来处理
离开了内存，性能再好的CPU也无法工作。
磁盘不同于内存，磁盘上的数据或程序如果不读到内存中，就无法被CPU 使用。

2.存储单元

计算机的最小信息单位是bit（比特），也就是一个二进制位。
而计算机的基本单位是字节（byte），1byte=8bit
一个存储单位可以存储一个Byte，即八个二进制位

对于大容量的存储器一般还用以下单位来计量容量（以下用B来代表Byte）：
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
磁盘的容量单位同内存的一样，实际上以上单位是微机中常用的计量单位

三.CPU对存储器的读写

CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件（标准的说法是芯片）进行三类信息的交互：
存储单元的地址（地址信息）
器件的选择，读或写命令（控制信息）
读或写的数据（数据信息）

在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的导线（计算机能处理、传输的信号都是电信号，电信号当然要用导线传送），通常称为总线。
总线从物理上讲就是一根根导线的集合；
逻辑上划分为：
地址总线
数据总线
控制总线

1.如何命令计算机进行数据的读写呢？也就是说如何让CPU工作呢？

通过指令
当然包括机器指令和汇编指令

2.地址总线

CPU是通过地址总线来指定存储单元的。

地址总线上能传送多少个不同的信息，CPU就可以对多少个存储单元进行寻址。（10根地址总线，CPU可以访问1024个存储单元，一个存储单元存储字节）

1.有几根地址总线，CPU就可以传输几位二进制数，这10个二进制数可以表示2^10次方个不同的数据，大小区间为 0→1023。最小数为0，最大数为1023

2.一个CPU有N根地址总线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。
这样的CPU最多可以寻找２的N次方个内存单元。

3.数据总线

数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。每根数据总线一次传送一位二进制数，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），16根数据总线一次可传送两个字节。

4.控制总线

有多少根控制总线，就意味着CPU提供了对外部器件的多少种控制。
所以，控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。
前面所讲的内存读或写命令是由几根控制线综合发出的：
其中有一根名为读信号输出控制线负责由CPU 向外传送读信号，CPU 向该控制线上输出低电平表示将要读取数据；
有一根名为写信号输出控制线负责由CPU向外传送写信号。

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四.小结

（1）汇编指令是机器指令的助记符，同机器指令一一对应。
（2）每一种CPU都有自己的汇编指令集。
（3）CPU可以直接使用的信息在存储器中存放。
（4）在存储器中指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。
（5）存储单元从零开始顺序编号。
（6）一个存储单元可以存储 8 个 bit （用作单位写成“b”），即 8 位二进制数。
（7）1B = 8b 1KB = 1024B
1MB = 1024KB 1GB = 1024MB
（8）每一个CPU芯片都有许多管脚，这些管脚和总线相连。也可以说，这些管脚引出总线。一个CPU可以引出三种总线的宽度标志了这个CPU的不同方面的性能：
地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力；
数据总线的宽度决定了CPU与其它器件进行数据传送时的一次数据传送量；
控制总线宽度决定了CPU对系统中其它器件的控制能力。
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五.内存地址空间

什么是内存地址空间呢？
一个CPU的地址线宽度为10，那么可以寻址1024个内存单元，这1024个可寻到的内存单元就构成这个CPU的内存地址空间

1.主板

在每一台PC机中，都有一个主板，主板上有核心器件和一些主要器件。

这些器件通过总线（地址总线、数据总线、控制总线）相连。

这些器件有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

2.接口卡

CPU对外部设备不能直接控制，如显示器、音箱、打印机等。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。CPU可以直接控制这些接口卡，从而实现CPU对外设的间接控制。简单地讲是CPU通过总线向接口卡发送命令，接口卡根据CPU的命令控制外设进行工作。

3.各类存储芯片

一台PC机中，装有多个存储器芯片，这些存储器芯片从物理连接上看是独立的、不同的器件。
从读写属性上看分为两类：
随机存储器（RAM，可读可写，但必须带电存储，关机后存储的内容丢失）和只读存储器（ROM，只读，关机后内容不丢失）

从功能和连接上分类：
1.随机存储器RAM
用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据，主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成，装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM

2.装有BIOS的ROM
BIOS：Basic Input/Output System，基本输入输出系统。
BIOS是由主板和各类接口卡（如：显卡、网卡等）厂商提供的软件系统，可以通过它利用该硬件设备进行最基本的输入输出。在主板和某些接口卡上插有存储相应BIOS的ROM。

3.接口卡上的RAM
某些接口卡需要对大批量输入、输出数据进行暂时存储，在其上装有RAM。
最典型的是显示卡上的RAM，一般称为显存。显示卡随时将显存中的数据向显示器上输出。换句话说，我们将需要显示的内容写入显存，就会出现在显示器上。

4.逻辑存储器

上述的那些存储器在物理上是独立的器件。
但是它们在以下两点上相同：
1、都和CPU的总线相连。
2、CPU对它们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令。

也就是说，CPU在操控这些物理上独立的存储器的时候，把它们都当做内存来对待，把它们总的看做一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，这个逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。

1.所有的物理存储器被看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器；
2.每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间；
3.CPU在这段地址空间中读写数据，实际上就是在相对应的物理存储器中读写数据

不同的计算机系统的内存地址空间分配情况是不同的。
我们在基于一个计算机硬件系统编程的时候，必须知道这个系统中的内存地址空间分配情况。这样才能正确的对相应存储器进行读写。

5.总结内存地址空间：

最终运行程序的是CPU，我们用汇编编程的时候，必须要从CPU角度考虑问题。
对CPU来讲，系统中的所有存储器中的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中，它的容量受CPU寻址能力的限制。这个逻辑存储器即是我们所说的内存地址空间。