从入门到精通汇编语言 第一章（计算机基础知识）

参考教程：通俗易懂的汇编语言（王爽老师的书）_哔哩哔哩_bilibili

一、学习汇编语言的理由

1、汇编语言在实际应用中的意义

（1）效率方面：

①运行效率：可用于开发软件的核心部件，实现快速执行和实时响应。

②开发效率：汇编语言可直接访问计算机内存的指定地址，在某些情况下开发效率比高级语言还要高。

（2）应用场景：

①用于编写操作系统的内核。

②在诸多嵌入式系统中也有使用汇编语言的场景，如FreeRTOS的PendSV中断服务函数。

2、汇编语言在学习过程中的意义

（1）便于加深对计算机原理和操作系统等课程的理解。

（2）通过学习和使用汇编语言，能够感知、体会和理解机器的逻辑功能。

①向上为理解各种软件系统的原理，打下技术理论基础。

②向下为掌握硬件系统的原理，打下实践应用基础。

（3）学会底层的程序调试和错误分析方法。

二、机器语言与汇编语言

1、机器语言与机器指令

（1）机器语言是机器指令的集合，机器指令是一台机器可以正确执行的命令。

（2）机器指令由一串二进制数表示，如“01010000”，在硬件层面它可以由一串电平脉冲表示，但很显然，用一串数字表示指令非常抽象，而且也难以记忆，程序出现bug也难以排查。

2、汇编语言与汇编指令

（1）汇编语言是汇编指令的集合，汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上。

①汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。

②汇编指令是机器指令的助记符。

（2）举例：

        机器指令“1000100111011000”执行的操作为将寄存器BX的内容送到AX中，这条机器指令等价于汇编指令“MOV AX BX”，“MOV”是英文单词“move”的简写，由此可见汇编指令相较于机器指令，语意更加浅显易懂。

（3）用汇编语言编写程序的工作过程：程序员用汇编语言写出源程序，再用汇编编译器将其编译为机器码，由计算机最终执行。

三、计算机的组成

1、计算机的组件

（1）将一般的台式计算机主机拆开，可看到里面有一块主板，主板中包含CPU、总线、内存条、扩展槽等组件。

（2）CPU是计算机的核心部件（下左图），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。

（3）指令和数据在存储器（内存）中存放，离开了内存，性能再好的CPU也无法工作。

2、存储器与存储单元

（1）存储器被划分为若干个存储单元，每个存储单元从0开始顺序编号，例如一个存储器有128个存储单元，编号从0~127，如下图所示。

（2）电子计算机的最小信息单位是bit，也就是一个二进制位，8个bit组成一个Byte，也就是通常讲的一个字节。微型机存储器的一个存储单元可以存储一个Byte，即8个二进制位，如果一个存储器有128个存储单元，那么它可以存储128个Byte，我们可以说，它的容量是128个字节。

3、总线

（1）在计算机中有专门连接CPU和其它芯片的导线，通常称它们为总线，物理上它们是一根根导线的集合，逻辑上它们可划分为地址总线、数据总线和控制总线。

①CPU是通过地址总线来指定存储单元的，地址总线宽度决定了可寻址的存储单元大小，N根地址总线（也可说总线宽度为N），对应寻址空间2N。

②CPU与内存或其它器件之间的数据传送是通过数据总线来进行的，数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。

③CPU通过控制总线对外部器件进行控制，控制总线是一些不同控制线的集合，控制总线宽度决定了CPU对外部器件的控制能力（有多少根总线，CPU对外部器件就有多少种控制方式）。

（2）x86CPU性能一览：（后续如无特殊说明，汇编语言的学习都以8086为例进行）

四、内存的读写与地址空间

1、CPU对存储器的读写

（1）CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件进行三类信息的交互：

①存储器的地址（地址信息）。

②器件的选择，读或写的命令（控制信息）。

③读或写的数据（数据信息）。

（2）举例：CPU从内存中3号单元处读取数据（汇编指令：MOV AL, [3]）。

①首先CPU通过地址线寻址，找到内存中的3号单元。

②然后CPU通过控制线发出读数据的命令。

③最后CPU通过数据总线读取内存中3号单元中的数据。

2、内存地址空间

（1）CPU的地址总线宽度为N，那么寻址空间就为2N。8086CPU的地址总线宽度为20，那么其可以寻址1MB个内存单元，其内存地址空间为1MB。

（2）从CPU的角度看地址空间分配，可以将各类存储器看作成一个逻辑存储器，对它们的存储单元进行统一编址。

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。

③CPU在某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。

（3）以8086PC机为例，其内存地址空间的分配方案如下图所示。

五、汇编语言实践环境搭建（实践环节须知）

        下载8086汇编工作环境，然后在D盘目录下创建文件夹masm，将命令文件拷贝至该目录下，如下图所示。

        运行下图所示的exe文件，安装DOSBox。

        打开DOSBox，输入“mount c d:\masm”并按下回车，然后再输入“C:”并按下回车，完成工作目录挂接（每次重启DOSBox时都要做此操作）。

        至此，汇编语言实践环境搭建完成。