汇编语言阅读笔记【基础知识】

1、参考

汇编语言-王爽

2、概要

汇编语言是和具体的微处理器相联系的，每一种微处理器的汇编语言都不同，只能经过一种经常使用的、结构简洁的微处理器的汇编语言进行学习，从而达到学习汇编语言的两个根本目的：
（1）充分得到底层编程的体验
（2）深入理解机器运行程序的机理

使用的以8086CPU为中央处理器的PC机进行学习，由于：经常使用并且结构简洁

3、基本知识

汇编语言的主体是汇编指令，汇编指令和机器指令的差异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。

寄存器，简单讲是CPU中能够存储数据的器件，一个CPU中包含多个寄存器

计算机如何执行程序员用汇编指令编写的程序呢？
（1）程序员用汇编语言写出源程序；
（2）使用汇编编译器将源程序编译为机器码
（3）计算机执行机器码

3.1 汇编语言的组成

汇编语言由三种指令组成：

1. 汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码；
2. 伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行；
3. 其余符号，例如：+，-，*，/ 等，由编译器识别，没有对应的机器码

3.2 指令和数据

CPU是计算机的核心部件，控制着整个计算机的运做、进行计算，CPU工做须要提供指令和数据（指令和数据保存在内存中，CPU能够读取和写入）

指令和数据是应用上的概念，在内存和磁盘中，指令和数据没有任何区别（都是二进制信息），CPU根据不一样需求，把二进制信息解析为指令和数据，赋予其不一样意义。

内存被划分为若干个存储单元，一个存储单元能够存储一个Byte（字节）

CPU要想进行数据的读写，须要和外部器件（芯片）进行3类信息的交互：

（1）存储单元的地址（地址信息）；
（2）芯片的选择，读或者写的命令（控制信息）；
（3）读或者写的数据（数据信息）

计算机CPU和其余芯片链接的导线称为总线（一根根导线的集合），根据传送信息的不一样，总线从逻辑上分为3类：地址总线、控制总线、数据总线

地址总线：经过地址总线来指定存储器单元
数据总线：CPU与内存或者其余器件之间的数据传送是经过数据总线进行的
控制总线：对外部器件的控制是经过控制总线进行的

CPU从3号单元读取数据过程？

（1）CPU经过地址总线将地址信息（3单元）发出；
（2）CPU经过控制线发出内存读命令，选中存储器芯片，通知它，从中读取数据；
（3）存储器将（3单元）数据（8）经过数据线送入CPU中

CPU向3号单元写入数据过程？

（1）CPU经过地址线将地址信息（单元3）发出；
（2）CPU经过控制线发出内存写入命令，选中存储器芯片，通知它，向其中写入数据；
（3）CPU经过数据线将数据（26）写入到内存的3单元中

一个CPU若是有n根地址线，则这个CPU的地址总线宽度为n，最多能够寻找2的n次方的内存单元（即2**n Byte)

数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度，8根数据总线一次能够传送一个8位二进制数据（1Byte），16根数据总线一次能够传送两个字节（2Byte）

控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力
内存读或者写命令是由几根控制线综合发出的，其中一根称为“读信号输出”的控制线负责由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；
有一根称为“写信号输出”的控制线负责传送写信号。

3.3 硬件描述

主板：每一个PC机中，都有一个主板，主板上有核心器件和一些主要器件，经过总线（3种）相链接，这些器件有CPU，存储器，外围芯片组，扩展插槽等等，扩展插槽中通常插有RAM内存条和各种接口卡

接口卡：直接控制外部设备（显示器、音箱、打印机等）进行工做的是插在扩展插槽上的接口卡，CPU经过控制接口卡，实现CPU对外设的间接控制，即CPU经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做。

存储器芯片：一个PC机中，装有多个存储器芯片，从物理链接上，这些芯片是独立的，不一样的器件。从读写属性，能够分为RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器），从功能和链接上能够分为：
（1）随机存储器：存放CPU使用的绝大部分程序和数据，主随机存储器通常由两个位置上的RAM组成，装在主板上的RAM和插在扩展插槽上的RAM
（2）装有BIOS （basic input/output system）的ROM
BIOS是由主板和各种接口卡（显卡、网卡等）厂商提供的软件系统，能够经过它利用该硬件设备进行最基本的输入输出。
主板和某些接口卡上插有存储对应的BIOS的ROM，例如：主板上的ROM中保存着主板的BIOS（系统BIOS），显卡ROM上存储着显卡的BIOS，网卡ROM（若是安装）存储着网卡的BIOS

（3）接口卡的RAM，某些接口卡须要对大批量的输入、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，通常称为显存，显示卡随时将显存中的数据向显示器上输出

3.4 内存地址空间

各类存储器是独立的器件，可是：
（1）都与CPU的总线相连；
（2）CPU对其进行读或者写都经过控制总线发出内存读写命令
CPU在操控这些存储器时候，都把它们看成内存对待，当作是一个由若干个存储单元组成的逻辑存储器，即称为内存地址空间

每一个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段（一段地址空间），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。

内存地址空间的大小受CPU地址总线宽度的限制，

8086CPU地址总线宽度是20，即拥有2**20 1M的内存地址空间
80386CPU地址总线宽度是32,即拥有2**32 4G的内存地址空间

由图可得，在8086PC机器中，
最初的640KB内存中读取数据，实际上就是在读取主随机存储器中的数据，
向随后的128KB内存中写入数据，就是向显存中写入数据，这些数据会被显示卡输出到显示器上；向最后的256KB内存中写入数据的操做是无效的，由于这等于要修改只读存储器的内容。

最终运行程序的是CPU，对于CPU来讲，系统的全部存储器的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中，其容量受到CPU寻址能力的限制，这个统一的逻辑存储器，称为内存地址空间。

4、寄存器

一个典型的CPU由运算器、控制器、寄存器等器件构成，这些器件使用内部总线链接。
运算器：进行信息处理
寄存器：进行信息存储
控制器：控制各类器件进行工做；

对于程序员，CPU的主要部件是寄存器，寄存器是CPU中程序员能够用指令读写的部件，程序员经过改变各类寄存器中的内容实现对CPU的控制

4.1 通用寄存器

8086CPU的全部寄存器都是16位的，能够存放两个字节，AX BX CX DX这4个寄存器一般用来存放通常性的数据，称为通用寄存器

为了保持兼容，8086CPU的4个通用寄存器能够独立使用8个8位寄存器表示

AX分为AH AL
BX分为BH BL
CX分为CH CL
DX分为DH DL
其中，AX的低8位构成了AL寄存器，高8位构成了AH寄存器

出于对兼容性的考虑，8086CPU能够一次性处理两种尺寸的数据
（1）字节，byte， 8bit, 保存在8位寄存器中
（2）字，word, 16bit, 保存为2个字节，称为高位字节、低位字节

4.2 段寄存器CS

CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器，指示了CPU当前要读取指令的地址，CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，假设：任意时刻，CS中的内容为M，IP中的内容是N,则CPU将从内存M*16 +N单元开始，读取一条指令而且执行

在任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容看成指令执行，工做过程简单描述以下：
（1）从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；
（2）IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令；
（3）执行指令，转到（1）重复

在8086CPU加电或者复位后（即CPU刚开始工做时候）CS和IP被设置为CS=FFFFH, IP=0000H,即在机器刚刚启动时候，CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行，该指令为开机后执行的第一条指令。

问：第三章中说到，在内存中，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息，CPU在工做时候如何判断指令和数据呢？
答：CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看成指令，由于，在任什么时候候，CS:IP中的内容看成指令的段地址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中读取指令码，执行。若是，内存中的一段信息被CPU执行过，则其所在的内存单元必然被CS:IP指向过。

问：如何修改CS，IP指令的值？
答：可以修改CS，IP的内容的指令被统称为转移指令，例如：jmp指令

形式以下：
（1）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 2AE3:3 执行后，CS=2AE3H, IP=0003H, CPU从2AE33H处读取指令；
jmp 3:0B16 执行后，CS=0003H, IP=0B16H, CPU从00B46H处读取指令

（2）jmp 某个合法寄存器
用寄存器中的值修改IP
jmp ax, 相似于 mov IP, ax 将ax寄存器中的值赋予IP

4.3 代码段

对于8086PC机，能够根据须要，将一组内存单元定义为一个段，段的长度小于等于64KB, 存在一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元中

问：如何使得代码段中的指令被执行呢？
答：将一段内存看成代码段，仅仅是编程时候的一种方法，CPU只会认为CS:IP指向所定义的内容为指令，因此，若是让CPU执行放在代码段中的指令，须要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。

4.4 段寄存器DS

4.5 段寄存器SS