汇编与接口 h1-1 绪论2012

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1、1汇编与接口概述：课程设置意义（理论与应用），课程结构总目标：1.微观认识计算机运算机理(MPU)2.理解和掌握汇编编程思想和方法（寻址/指令）3.掌握计算机接口控制技术（原理/方法）考核：笔试+平时表现（考勤+作业+实验）2 第一章第一章 緒緒 论论1 11 1 概述概述1 11 11 1 汇编语言的特点和使用场合汇编语言的特点和使用场合1 11 12 2 接口技术的特点接口技术的特点1 12 2 微处理器基本结构微处理器基本结构 1 12 21 80X861 80X86内部结构内部结构1 12 22 2 实模式存储器寻址实模式存储器寻址(1-64KB)(1-64KB)1 12 23 3 保

2、护模式存贮器分段管理保护模式存贮器分段管理（了解）1 12 24 4 保护模式存贮器分页管理保护模式存贮器分页管理（了解）3本本 章章 要要 求求 1.了解汇编语言和接口技术的定义、特点和使用场合；2.掌握80X86微处理器的内部结构；3.掌握实模式存储器寻址方式；4.了解保护模式存贮器分段管理；5.了解保护模式存贮器分页管理。4第一章第一章 基础知识基础知识计算机系统的概述计算机系统的概述 计算机系统包括硬件与软件两部分计算机系统包括硬件与软件两部分一、计算机硬件一、计算机硬件二、计算机软件二、计算机软件 硬件 硬件是指计算机的物理实体(如CPU,显卡等)我们在这里将它分为微处理器,存储器,

3、接口电路,外部设备和系统总线等。(如右图所示)微处理器就是由控制器和算术逻辑部件组成的中央处理器(即CPU)。它的作用是自动地执行各条指令,协调整个系统的工作。存储器是计算机的记忆装置,用于存储计算机当前的数据和程序,我们通常接触的是RAM,它是一种随机存取存储器,它的数据在重启或关机后会丢失,而且在计算机运行时还需不断刷新。系统总线是将CPU与存储器及外部设备连接起来的导体,它用来传输信息。5第一章第一章 基础知识基础知识硬件结构概图硬件结构概图6硬件结构概图硬件结构概图7中央处理器结构8软件部分概图软件部分概图9程序开发语言概述程序开发语言概述机器语言机器语言通过一串串由“0”和“1”组成

4、的指令序列交由计算机执行，这种计算机能够认识的语言，就是机器语言，因为程序是一个二进制文件，每条机器语言成为一条指令。指令是不可分割的最小功能单元。机器语言的维护和修改都很困难。由于每台计算机的指令系统往往各不相同，所以，在一台计算机上执行的程序，要想在另一台计算机上执行，必须另编程序，造成了重复工作。但由于使用的是针对特定型号计算机的语言，故而运算效率是所有语言中最高的。机器语言，是第一代计算机语言。10汇编语言汇编语言为了减轻使用机器语言编程的痛苦，人们进行了一种有益的改进：用一些简洁的英文字符串来替代特定指令的二进制串。比如，用“ADD”代表加法，“MOV”代表数据传递等等，这样一来，人

5、们很容易读懂并理解程序在干什么，纠错及维护都变得方便，这种程序设计语言就称为汇编语言。专门负责将这些符号翻译成二进制数的机器语言，这种翻译程序被称为汇编程序汇编程序。11高级语言高级语言 机器语言和汇编语言都是面向硬件的具体操作，语言对机器的十分依赖，要求使用者必须对硬件结构及其工作原理都十分熟悉 需要寻求一些与人类自然语言相接近且能为计算机所接受的语意确定、规则明确、自然直观和通用易学的计算机语言。这种与自然语言相近并为计算机所接受和执行的计算机语言称高级语言。高级语言是面向用户的语言。无论何种机型的计算机,只要配备上相应的高级语言的编译或解释程序,则用该高级语言编写的程序就可以通用。(C/

6、C+/Java)12 指令助记符指令助记符-采用便于记忆、并能描述指令功能的符号来表示指令的操作码。指令中一般包括指令功能和操作数，说明指令功能的助记符采用英文缩写。汇编语言汇编语言-是指令和伪指令的集合。伪指令主要用于解释和说明指令中操作数的存放形式、指令和数据的分段和指令段之间的关系等。汇编语言源程序汇编语言源程序-用汇编语言书写的程序称为汇编语言程序。汇编汇编-把汇编语言源程序翻译成目标程序的过程称为汇编。汇编程序汇编程序-完成汇编任务的程序叫做汇编程序。汇编语言基本概念汇编语言基本概念 13汇编语言的特点汇编语言的特点 汇编语言与机器关系密切 汇编语言程序效率高 （时间：运行速度快，空

7、间：目标程序短。）编写汇编语言源程序繁琐 汇编语言程序调试困难，维护、交流和移植程序更困难14汇编语言的使用场合汇编语言的使用场合 (1)对软件的执行时间或存储容量有较高要求的场合。例如:系统程序的关键核心，智能化仪器仪表的控制系统，实时控制系统等 (2)需要提高大型软件性能的场合。通常把大型软件中执行频率高的子程序(过程)用汇编语言编写，然后把它们与其他程序一起连接或嵌入 (3)软件与硬件关系密切，软件要有直接和有效控制硬件的场合。如设备驱动程序等 (4)没有合适的高级语言的场合15接口技术的特点接口技术的特点 微机接微机接（Interface）是指微型计算机与外部设备之间的必经之路，是把微

8、型机与外部各种控制对象联系起来的桥梁。硬件设计：微机接口电路的研制和设计 软件设计：控制接口电路的驱动程序 微机接口技术的特征：综合性（功能,结构）、复杂性（总线,外设）16微处理器与外设之间的接口微处理器与外设之间的接口 1718按按I/O接口不同方式分类接口不同方式分类按数据传送方式分：并行接口按数据传送方式分：并行接口（多位）（多位），串行接口，串行接口（一位）（一位）按功能选择的灵活性分：可编程接口，不可编程接口按功能选择的灵活性分：可编程接口，不可编程接口按通用性分：通用性接口按通用性分：通用性接口（USB，IDE），），专用性接口专用性接口按同步方式分：按同步方式分：同步同步 异步

9、异步（有无时钟信号控制）（有无时钟信号控制）按控制方式分：程序查询，中断驱动，按控制方式分：程序查询，中断驱动，DMA（直接存储器（直接存储器存取），专用存取），专用I/O处理器处理器191 12 21 80X861 80X86内部结构内部结构 包括包括8 8位、位、1616位、位、3232位的位的通用寄存器和一些通用寄存器和一些专用寄存器。专用寄存器。其中其中:8086:8086、80888088、8028680286为为1616位结构，位结构，8038680386、8048680486和和PentiumPentium为为3232位结位结构。构。202122第一章第一章 基础知识基础知识15

10、163123242580X86内部的寄存器组：一、一、通用寄存器通用寄存器：(E)AX，(E)BX，(E)CX，(E)DX，(E)SP，(E)BP，(E)DI，(E)SI 二、二、段寄存器段寄存器：CS（segment）、DS、SS、ES、FS、GS 三、三、专用寄存器专用寄存器：1指令指针EIP/IP-存放存储器中代码段的下一条指令的地址。26 2标志寄存器EFLAGS/FLAGS-指示微处理器的控制状态和运算状态2728内存分段的基本思想 8086，20条地址线，可直接寻址220=1M个地址编码。大部分32位MPU有32条地址线，可直接寻址232=4G个地址编码。称作物理空间，内存或主存。

11、软件包括程序和数据。逻辑上，程序中的指令和数据是独立的，各子程序之间也是独立的，称作程序段。在内存中占据相对独立的内存区间内存分段。一个程序拥有多个段、不同程序占据不完全相同的几个段。系统要管理内存，必须知道每个段的信息，包括：段在物理空间的开始地址、段大小、是数据型还是程序型、或是系统管理信息等。29字节字节 34H 12H 1EH 2FH 00040004H H0005H0005H12341234H H1235H1235H (0004)=1234H (1234)=2F1EH (0004H)=2F1EH 回顾地址的概念回顾地址的概念 如用如用X表示某存储单元的地址，则表示某存储单元的地址，则

12、X单元的内容用（单元的内容用（X）表示，假如表示，假如X单元中存放着单元中存放着Y,则（则（X）=Y,而而Y又是一又是一个地址，则可用（个地址，则可用（Y）=(X)来表示来表示Y单元的内容。如：单元的内容。如：30实模式存储器管理实模式存储器管理311 12 22 2 实模式存储器寻址实模式存储器寻址 8086:8086:实模式；8028680286以上以上微处理器:实模式或者保护模式。实模式下存储器管理：实模式下存储器管理：1）一个段的长度段的长度为164K字节内；2）段寄存器（段寄存器（1616位）位）直接存放某一段的段基地址（20位段起始地址的高16位，低4位默认为0000B，即段的起始地址必须是16的倍数）；3）编程时，程序给出指令或者数据的逻辑地址逻辑地址，包括段基地址（16位）和偏移地址（16位，相对于段基地址的段内偏移量）。32 在存储器寻址时，将逻辑地址转换为存储器存储单元的物理地址（实际地址或者绝对地址），1M存储空间物理地址为20位。地址转换规则为：物理地址物理地址=段基地址段基地址10H10H偏移地址偏移地址逻辑地址的表示方法：段基地址：偏移地址段基地址：偏移地址例：例：CS：EA 1D24:0100 331634 例：例：