知識點：機器語言、匯編語言的產(chǎn)生、匯編語言的組成、存儲器、指令和數(shù)據(jù)、存儲單元、CPU對存儲器的讀寫、地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、內(nèi)存地址空間（概述）、主板、接口卡、各類存儲器芯片、內(nèi)存地址空間。
匯編語言是直接在硬件之上工作的編程語言，首先要了解硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，才能有效地應(yīng)用匯編語言對其編程。
機器語言
說到匯編語言的產(chǎn)生，首先要講一下機器語言。機器語言是機器指令的集合。機器指令展開來講就是一臺機器可以正確執(zhí)行的命令。
電子計算機的機器指令是一列二進制數(shù)字。計算機將之轉(zhuǎn)變?yōu)橐涣懈叩碗娖?，以使計算機的電子器件受到驅(qū)動，進行運算。
上面所說的計算機指的是可以執(zhí)行機器指令，進行運算的機器。這是早期計算機的概念?，F(xiàn)在，在常用的PC機中，有一個芯片來完成上面所說的計算機的功能，這個芯片就是我們常說的CPU（Central Processing Unit，中央處理器單元），CPU是一種微處理器。
以后我們提到的計算機是指由CPU和其他受CPU直接或間接控制的芯片、器件、設(shè)備組成的計算機系統(tǒng)，比如我們最常見的PC機。
每一種微處理器，由于硬件設(shè)計和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和不同，就需要用不同的電平脈沖來控制，使它工作。所以每一種微處理器都有自己的機器指令集，也就是機器語言。
早期的程序設(shè)計均使用機器語言。程序員們將用0、1數(shù)字編成的程序代碼打在紙帶或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過紙帶機或卡片機輸入計算機，進行運算。
應(yīng)用8086CPU完成計算 s = 768 + 12288 - 1280，機器碼如下：
1011000000000000000000000000011
0000010100000000000000000110000
0010110100000000000000000000101
要書寫和閱讀機器碼程序不是一件簡單的工作，要記住所有抽象的二進制碼。上面只是一個非常簡單的小程序，就暴露了機器碼的晦澀難懂和不易查錯。
匯編語言的產(chǎn)生
早期的程序員很快就發(fā)現(xiàn)了使用機器語言帶來的麻煩，它是如此難于辨別和記憶，給整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了障礙。于是匯編語言產(chǎn)生了。
匯編語言的主體是匯編指令。
匯編指令和機器指令的差別在于指令的表示方法上。
匯編指令是機器指令便于記憶的書寫格式。
例如：機器指令 1000100111011000表示把寄存器BX的內(nèi)容送到AX中。匯編指令則寫成mov ax, bx，這樣的寫法與人類語言接近，便于閱讀和記憶。
操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中
機器指令：1000100111011000
匯編指令：mov ax, bx
（寄存器，簡單地講是CPU中可以存儲數(shù)據(jù)的器件，一個CPU中有多個寄存器。AX是其中一個寄存器的代號，BX是另一個寄存器的代號。）
此后，程序員們就用匯編指令編寫源程序?？墒牵嬎銠C能讀懂的只有機器指令，那么如何讓計算機執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？這時，就需要有一個能夠將匯編指令轉(zhuǎn)換成機器指令的翻譯程序，這樣的程序被稱為編譯器。程序員用匯編語言寫出源程序，再用匯編編譯器將其編譯為機器碼。由計算機最終執(zhí)行。
用匯編語言編寫程序的工作過程：
（程序員）匯編指令 --> 編譯器 --> 機器碼 --> 計算機
匯編語言的組成
匯編語言發(fā)展至今，由以下3類指令組成。
匯編指令：機器碼的助記符，有對應(yīng)的機器碼。
偽指令：沒有對應(yīng)的機器碼，由編譯器執(zhí)行，計算機并不執(zhí)行。
其他符號：如：+、-、*、/等，由編譯器識別，沒有對應(yīng)的機器碼。
匯編語言的核心是匯編指令，它決定了匯編語言的特性。
存儲器
CPU是計算機的核心部件，它控制整個計算機的運作并進行運算。
要想讓一個CPU工作，就必須向它提供指令和數(shù)據(jù)。
指令和數(shù)據(jù)在存儲器中存放，也就是平時所說的內(nèi)存。
在一臺PC機中內(nèi)在的作用僅次于CPU。離開了內(nèi)存，性能再好的CPU也無法工作。
這就像再聰明的大腦，沒有了記憶也無法進行思考。
磁盤不同于內(nèi)存，磁盤上的數(shù)據(jù)或程序如果不讀到內(nèi)存中，就無法被CPU使用。
要靈活地利用匯編語言編程，首先要了解CPU是如何從內(nèi)存中讀取信息，以及向內(nèi)存中寫入信息的。
指令和數(shù)據(jù)
指令和數(shù)據(jù)是應(yīng)用上的概念。在內(nèi)存或磁盤上，指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進制信息。
CPU在工作的時候把有的信息看作指令，有的信息看作數(shù)據(jù)，為同樣的信息賦予了不同的意義。
就像圍棋的棋子，在棋盒里的時候沒有任何區(qū)別，在對弈的時候就有了不同的意義。
例如，內(nèi)存中的二進制信息 1000100111011000，計算機可以把它看作大小為89D8H的數(shù)據(jù)來處理，也可以將基看作指令mov ax, bx來執(zhí)行。
1000100111011000 --> 89D8H（數(shù)據(jù)）
1000100111011000 --> mov ax, bx（指令）
存儲單元
存儲器被劃分成若干個存儲單元，每個存儲單元從0開始順序編號，例如一個存儲器有128個存儲單元，編號從0~127。
電子計算機的最小信息單位是bit（音譯為比特），也就是一個二進制位。
8個bit組成一個Byte，也就是通常講的一個字節(jié)。
微型機存儲器的存儲單元可以存儲一個字節(jié)，即8個二進制位。
一個存儲器有128個存儲單元，它可以存儲128個字節(jié)。
微機存儲器的容量是以字節(jié)為最小單位來計算的。
對于擁有128個存儲單元的存儲器，我們可以說，它的容量是128字節(jié)。
對于大容量的存儲器一般還用以下單位計量容量（以下B來代表Byte）：
1KB = 1024B
1MB = 1024KB
1GB = 1024 MB
1TB = 1024 GB
磁盤的容量單位同內(nèi)存的一樣，以上單位是微機中常用的計量單位。
CPU對存儲器的讀寫
存儲器被劃分成多個存儲單元，存儲單元從零開始順序編號。這些編號可以看作存儲單元在存儲器中的地址。就像一條街，每個房子都有門牌號碼。
CPU要從內(nèi)在中讀數(shù)據(jù)，首先要指定存儲單元的地址。
也就是說它要先確定讀取哪一個存儲單元的數(shù)據(jù)。就像在一條街上找人，先要確定他住哪個房子里。
另外，在一臺微機中，不只有存儲器這一種器件。CPU在讀寫數(shù)據(jù)時還要指明，它要對哪一個器件進行操作，進行哪種操作，是從中讀出數(shù)據(jù)，還是向里面寫入數(shù)據(jù)。
可見，CPU要想進行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（標準的說法是芯片）進行3類信息的交互：
*存儲單元的地址（地址信息）
*器件的選擇，讀或?qū)懙拿睿刂菩畔ⅲ?br>*讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）
那么CPU是通過什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲器芯片中的呢？
電子計算機能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?，電信號當然要用導線傳送。在計算機中專門有連接CPU和其他芯片的導線，通常稱為總線。
總線從物理上來講，就是一根根導線的集合。
根據(jù)傳送信息的不同，總線從邏輯上又分為3類，即地址總線、控制總線、和數(shù)據(jù)總線。
CPU從3號單元中讀取數(shù)據(jù)的過程如下：
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CPU
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內(nèi)存 |
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地址線
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12 [0] |
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3-----> |
3B [1] |
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9C [2] |
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數(shù)據(jù)線 |
08 [3] |
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8<----- |
31 [4] |
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23 [5] |
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控制線 |
15 [6] |
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內(nèi)存讀寫命令---> |
13 [7] |
|
|
18 [8] |
cpu從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)的過程。
（1）CPU通過地址線將地址信息3發(fā)出。
（2）CPU通過控制線發(fā)出內(nèi)在讀命令，選中存儲器芯片，并通知它，將要從中讀取數(shù)據(jù)。
（3）存儲器將3號單元中的數(shù)據(jù)08通過數(shù)據(jù)線送入CPU。
寫操作與讀操作的步驟相似。向3號單元寫入數(shù)據(jù)26：
（1）CPU通過地址線將地址信息3發(fā)出。
（2）CPU通過控制線發(fā)出內(nèi)存寫命令，選中存儲器芯片，并通知它，要向其中寫入數(shù)據(jù)。
（3）CPU通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)26送入內(nèi)存的3號單元中。
從上面的我們知道CPU是如何進行數(shù)據(jù)讀寫的?？墒?，我們?nèi)绾蚊钣嬎銠C進行數(shù)據(jù)的讀寫呢？
要讓一個計算機或微處理器工作，應(yīng)向它輸入能夠驅(qū)動它進行工作的電平信息（機器碼）。
對于8086CPU，下面的機器碼能夠完成從3號單元讀數(shù)據(jù)：
機器碼：101000000000001100000000
含義：從3號單元讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AX
CPU接收這條機器碼后將完成上面所述的讀寫工作。
機器碼難于記憶，用匯編指令來表示，情況如下：
機器碼：101000000000001100000000
對應(yīng)的匯編指令：MOV AX, [3]
含義：傳送3號單元的內(nèi)容到AX
地址總線CPU是通過地址總線來指定存儲器單元的。
地址總線上能傳送多少個不同的信息，CPU就可以對多少個存儲單元進行尋址。
現(xiàn)假設(shè)，一個CPU有10根地址線，讓我們來看一下它的尋址情況。
在電子計算機中，一根導線可以傳送的穩(wěn)定狀態(tài)只有兩種，高電平或低電平。
用二進制表示就是1或0，10根導線可以傳送10位二進制數(shù)據(jù)。
而10位二進制數(shù)可以表示多個不同的數(shù)據(jù)呢？
2的10次方個，最小數(shù)為0，最大數(shù)為1023。
一個CPU有N根地址線，則可以說這個CPU的地址總線的寬度為N。
這樣的CPU最多可以尋找2的N次方個內(nèi)存單元。
數(shù)據(jù)總線
CPU與內(nèi)存或其他器件之間的
數(shù)據(jù)傳送是通過數(shù)據(jù)總線來進行的。
數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。
8根數(shù)據(jù)總線一次可傳送一個8位二進制數(shù)據(jù)（即一個字節(jié)）。
16根數(shù)據(jù)總線一次可傳送2個字節(jié)。
控制總線CPU對外部器件的控制是通過總線來進行的。在這里控制總線是個總稱，控制總線是一些不同控制線的集合。
有多少根控制總線，就意味著這個CPU提供了對外部器件的多少種控制。
所以，控制總線的寬度決定了CPU對外部器件的控制能力。
內(nèi)存讀寫命令是由幾根控制線綜合發(fā)出的，其中有一根名為讀信號輸出控制線負責由CPU向外傳送讀信號，CPU向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)；有一根名為寫信號輸出的控制線則負責傳送寫信號。
小結(jié)
1）匯編指令是機器指令的助記符，同機器指令一一對應(yīng)。
2）每一種CPU都有自己的匯編指令集。
3）CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放。
4）在存儲器中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進制信息。
5）存儲單元從零開始順序編號。
6）一個存儲單元可以存儲8個bit（用作單位寫成"b"），即8位二進制數(shù)。
7）1B=8b 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB
8）每一個CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連。也可以說，這些管腳引出總線。
一個CPU可以引出三種總線的寬度標志了這個CPU的不同方面的性能：
地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力；
數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU與其他器件進行數(shù)據(jù)傳送時的一次數(shù)據(jù)傳送數(shù)；
控制總線的寬度決定了CPU對系統(tǒng)中其他器件的控制能力。
習題：
（1）1個CPU的尋址能力為8KB，那么它的地址總線的寬度為________。
（2）1KB的存儲器有________個存儲單元？存儲單元的編號從__________到__________。
（3）1KB的存儲器可以存儲_________個bit，_________個byte。
（4）1GB，1MB，1KB分別是_____________________________byte。
（5）8080、8088、80286、80386的地址總線分別為16根、20根、24根、32根，則它們的尋址能力分別為：__________KB、________MB、__________MB、______________GB。
（6）8080、8088、8086、80286、80386的數(shù)據(jù)總線寬度分別為8根、8根、16根、16根、32根。則它們一次可以傳送的數(shù)據(jù)為：_______B、________B、________B、__________B、_______B。
（7）從內(nèi)存中讀取1024字節(jié)的數(shù)據(jù)，8086至少要讀_______次，80386至少要讀__________次。
（8）在存儲器中，數(shù)據(jù)和程序以________形式存放。
答案：
（1）13
解析：微型機的存儲單元可以存儲一個字節(jié)，即8個二進制位。8KB即8K字節(jié)，即2的13次方個存儲單元。一個CPU有N根地址線，則可以說這個CPU的地址總線的寬度為N,這樣的CPU最多可以尋找2的N次方個存儲單元。
（2）1024，0，1023
解析：1KB，即1024字節(jié)，一個存儲單元為一個字節(jié)。存儲單元從零開始順序編號。
（3）8192，1024
解析：1B=8b 1KB=1024B
（4）2^30, 2^20, 2^10
（5）64， 1， 16， 4
解析：一個CPU有N根地址線，表示這個CPU地址總線寬度為N，可以尋址2的N次方個存儲單元。
（6）1，1，2，2，4
解析：一根數(shù)據(jù)線，只能傳送一位二進制數(shù)（0或1，低電平或高電平）
（7）512， 256
解析：8086的數(shù)據(jù)總線寬度為16，一次可以傳送2個字節(jié)，80386的數(shù)據(jù)總線寬度為32，一次可以傳送4個字節(jié)。
（8）二進制（0或1）
內(nèi)存地址空間（概述）什么是內(nèi)存地址空間呢？
舉例來講，一個CPU的地址線寬度為10，那么可以尋址1024個內(nèi)存單元（存儲單元，一個存儲單元在微型機中表示一個字節(jié)），這1024個可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成了這個CPU的內(nèi)存地址空間。
主板
在每一臺PC機中，都有一個主板，主板上有核心器件和一些主要器件，這些器件通過總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）相連。
這些器件有：CPU、存儲器、外圍芯片組、擴展插槽等。
擴展插槽上一般插有RAM內(nèi)存條和各類接口卡。
接口卡
計算機系統(tǒng)中，所有可用程序控制其工作的設(shè)備，必須受到CPU的控制。
CPU對外部設(shè)備都不能直接控制，如顯示器、音箱、打印機等。
直接控制這些設(shè)備進行工作的是插在擴展插槽上的接口卡。
擴展插槽通過總線和CPU相連，所以接口卡也通過總線同CPU相連。
CPU可以直接控制這些接口卡，從而實現(xiàn)CPU對外設(shè)的間接控制。
簡單地講，就是
CPU通過總線向接口卡發(fā)送命令，接口卡根據(jù)CPU的命令控制外設(shè)進行工作。
各類存儲器芯片
一臺PC機中，裝有多個存儲器芯片，這些存儲器芯片從物理連接上看是獨立的、不同的器件。
從讀寫屬性上看分為兩類：隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。
隨機存儲器可讀可寫，但必須帶電存儲，關(guān)機后存儲的內(nèi)容丟失；
只讀存儲只能讀取不能寫入，關(guān)機后其中的內(nèi)容不丟失。
這些存儲器從功能和連接上又可分為以下幾類：
隨機存儲器
用于存放供CPU使用的絕大部分程序和數(shù)據(jù)，主隨機存儲器一般由兩個位置上的RAM組成，裝在主板上的RAM和插在擴展插槽上的RAM。
裝有BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng)）的ROM
BIOS是由主板和各類接口卡（如：顯卡、網(wǎng)卡等）廠商提供的軟件系統(tǒng)，可能通過它利用該硬件設(shè)備進行最基本的輸入輸出。
在主板和某些接口卡上插有存儲相應(yīng)BIOS的ROM，例如：主板上的ROM中存儲著主板的BIOS（通常稱為系統(tǒng)BIOS）；顯卡上的ROM中存儲顯卡的BIOS；如果網(wǎng)卡上裝有ROM，那其中就可以存儲網(wǎng)卡的BIOS。
接口卡上的RAM
某些接口卡需要對大批量輸入、輸出數(shù)據(jù)進行暫時存儲，在其上裝有RAM。最典型的是顯示卡上的RAM，一般稱為顯存。顯示卡隨時將顯存中的數(shù)據(jù)向顯示器上輸出。換句話說，我們將需要顯示的內(nèi)容寫入顯存，就會出現(xiàn)在顯示器上。
內(nèi)存地址空間
上述的各種存儲器，它們在物理上是獨立的器件，但是它們在以下兩點上相同：
1）都和CPU的總線相連；
2）CPU對它們進行讀或?qū)懙臅r候都通過控制線發(fā)現(xiàn)內(nèi)在讀寫命令。
也就是說，CPU在操縱和控制它們的時候，把它們都當作內(nèi)存來對待，把它們總的看作一個由若干存儲單元組成的存儲器。
這個邏輯存儲器就是我們所說的內(nèi)在地址空間。所有的物理存儲器被看作是一個由若干存儲單元組成的邏輯存儲器，每個物理存儲器在這個邏輯存儲器中占有一個地址段，即一段地址空間。
CPU在這段地址空間中讀寫數(shù)據(jù)，實際上就是在相對應(yīng)的物理存儲器中讀寫數(shù)據(jù)。
內(nèi)存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制。
8086CPU的地址總線寬度為20，可以傳送2^20個不同的地址信息（大小從0至2^20-1）。即可以定位2^20個內(nèi)在單元，則8086PC的內(nèi)在地址空間大小為1MB。
同理，80386CPU的地址總線寬度為32，則內(nèi)存地址空間最大為4GB。
我們在基于一個計算機硬件系統(tǒng)編程的時候，必須得知道這個系統(tǒng)中的內(nèi)在地址空間分配情況。
因為當讀者想在某類存儲器中讀寫數(shù)據(jù)的時候，讀者必須知道它的第一個單元的地址和最后一個單元的地址，才能保證讀寫操作是在預(yù)期的存儲器中進行。
比如，讀者希望向顯示器輸出一段信息，那么讀者必須將這段信息寫到顯存中，顯卡才能將它輸出到顯示器上。要向顯存中寫入數(shù)據(jù)，讀者必須知道顯存在內(nèi)存地址空間中的地址。
不同的計算機系統(tǒng)的內(nèi)存地址空間的分配情況是不同的。
內(nèi)存地址空間
最終運行程序的是CPU，我們用匯編編程的時候，必須要從CPU角度考慮問題。
對CPU來講，系統(tǒng)中的所有存儲器中的存儲單元都處于一個統(tǒng)一的邏輯存儲器中，它的容量受CPU尋址能力的限制。
這個邏輯存儲器即是我們所說的內(nèi)存地址空間。