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学习汇编--硬件相关

学习汇编--硬件相关

作者: cochn | 来源:发表于2017-07-17 17:21 被阅读23次

    在汇编中,大部分指令都是和CPU与内存相关的

    内存

    • 内存空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。8086的内存地址范围为0x00000~0xFFFFF
    • 0x00000 ~ 0x9FFFF:主存储器。可读可写
    • 0xA0000 ~ 0xBFFFF:显存地址空间。可读可写
    • 0xCFFFF ~ 0x FFFFF:存储各种硬件系统信息。只读

    CPU

    总线

    • 地址总线
    • 数据总线
    • 控制总线

    地址总线

    • 它决定了CPU的寻址能力

    • 8086的地址总线宽度是20,寻址能力是1M

         一根总线可以传的 2^1 个值(0,1).所以20根地址总线可以传递 2^20 个值。内存中一个内存单元保存一个字节,所以8086的寻址能力是1M
      

    数据总线

    • 它决定CPU的传输能力

    • 8086的数据总线宽度是16,每次可以传输2个字节

        数据总线传递的是数据,16根同时放电,一次可以传输16个bit位,为2个Byte
      

    控制总线

    • CPU对其它控件的控制,通过其传输

    寄存器

    不同的CPU,寄存器的个数、结构是不同的(8086是16位结构的CPU)

    • 8086有14个寄存器

      • 都是16位的寄存器
      • 可以存放2个字节


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    通用寄存器

    数据寄存器
    • 通常,CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器,然后再对通用寄存器中的数据进行运算
    • AX、BX、CX、DX:可以存放两个字节 *H、 *L ( * = A/B/C/D )。
    寻址方式

    物理地址 = 基地址 + 偏移地址

        * 8086的地址总线是20根,可以寻址的范围为0x00000 ~ 0xFFFFF。CPU是16位,计算出来的地址范围是0x0000 ~ 0xFFFF。为了满足地址总线的寻址范围,采用基地址+偏移地址的方法,通过CPU中的地址加法器计算出物理地址,再由地址总线传给内存,寻找物理地址。
        * 基地址必须是16的倍数
        * 偏移地址的寻址范围为64kb(0x0000 ~ 0xFFFF)
        * 8086内存最大可以分成16段。2^20 / 2 ^ 16 = 2^4
    

    段寄存器

    8086有四个段寄存器:CS、DS、SS、ES,当CPU需要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址

    *   CS (Code Segment):代码段寄存器
    *   DS (Data Segment):数据段寄存器
    *   SS (Stack Segment):堆栈段寄存器
    *   ES (Extra Segment):附加段寄存器
    
    CS和IP
    • CS为代码段寄存器,IP为指令指针寄存器,它们指示了CPU当前要读取指令的地址
    分析CS和IP的工作流程
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    • 程序启动时CS指向2000H,IP指向0000H
    1. 地址加法器计算CPU需要在内存中寻找的地址单元 20000H

    2. 地址加法器计算的20位地址结果传入输入输出控制电路

    3. 输入输出控制电路通过地址总线将地址传入内存

    4. 在内存中找到20000H地址单元,读取指令

    5. 指令通过数据总线传回输入输出控制电路

    6. 将指令放入指令缓冲器

    7. 修改IP中0000H的值

    8. 执行控制器

       注意:
       指令一旦放入指令缓冲器,立即修改IP的值,然后才会执行指令
       
       补充:
       * 在内存中读数据时,读多少个字节由汇编指令决定
       * 指令通过数据总线传回时,一次传多少字节由数据总线决定
       * 8086CPU启动时CS和IP分别被设置为CS=0xFFFFH,IP=0000H
      
    指令和数据
    • 内存或磁盘上,指令和数据没有任何区别

    • 同样的信息既可以被CPU认为指令,又可以被认为数据

    • 通过CS:IP指向的时候被认为指令,通过DS指向时被认为数据

        注意:
        如果内存中的内容曾被CPU执行过,那么它所在的内存单元必然被CS:IP指向过
      
    jmp指令
    • CPU从何处执行指令由CS,IP中的内容决定,所以可以通过修改CS,IP中的来控制CPU执行的目标指令
    • 8086提供mov指定,它可以修改大部分寄存器的值,但是不能修改CS,IP中的值。
    • 8086提供额外的指令来修改CS,IP,最简单的是jmp指令

    jmp用法:

    • jmp CS:IP 该指令执行后CPU直接从修改后的CS:IP执行指令
    • jmp 数据寄存器,该指令将数据寄存器中的值,赋值给IP。适合CS不变的情况下使用
    DS和[address]
    • DS,通常存放要访问数据的段地址

    • DS不能直接由mov ds,10000H赋值,需要数据寄存器间接

    • 【address】表示内存单元地址

        向ds中存入地址
        mov bx,1000H
        mov ds,bx
        mov al,[0]
      
    大小端
    • 大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中(高低\低高)

    • 小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中(高高\低低)

        注意:
        ARM既可以工作在大端模式,也可以工作在小端模式
      
    • 栈:是一种具有特殊访问方式的存储空间
    • 8086将SS作为栈段的段地址,任意时刻,SS:SP指向栈顶元素
    • 8086提供PUSH和POP指令操作栈段的数据
    PUSH
    • push ax 将ax中的数据入栈

        入栈过程:
        SP = SP - 2,SS:SP 指向当前栈顶前面的单元,以当前栈顶前面的单元为新的栈顶;
        将ax中的内容送入 SS:SP 指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶
      
    POP
    • pop ax 将栈中数据存放到ax中

        出栈过程:
        将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;
        SP=SP + 2,SS:SP 指向当前栈顶下面的单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶
      
      
        如果将10000H 到 1000FH 这段空间当做栈,初始状态栈是空的,此时,SS=1000H,SP=10H
      
    栈顶超界

    当栈满的时候再使用push指令入栈,或栈空的时候再使用pop指令出栈,都将发生栈顶超界问题
    栈顶超界是非常危险的,因为栈空间之外可能存放其他有用的数据、代码等。栈顶超界会覆盖这个数据、代码

    注意:
    在8086中,push、pop操作的数据都是2个字节的
    
    栈段
    • 对于8086来说,在编程时,可以根据需要,将一组内存单元定义为一个段
    • 我们可以将一组长度为N(N<=64KB)、地址连续、起始地址为16倍数的内存单元,当做栈空间来使用,称为栈段。比如用 10010H~1001FH 这段内存空间当做栈来使用,我们就可以认为 10010H~1001FH 是一个栈段,它的段地址为1001H,长度为16字节
    • 如何使用push、pop等栈操作指令访问我们定义的栈段?
      • 用SS存放栈段的段地址,用SP存放栈顶的偏移地址

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