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1、 point： The future of Assemble Language: : 。 ，具有，具有 的特点。的特点。 。 ，应用十分广泛，应用十分广泛 反码反码: : 补码：补码： PC 机硬件及软件基础 本章要点：本章要点： 1. 计算机中的数制及运算法则计算机中的数制及运算法则 2. PC体系结构及软件环境体系结构及软件环境 3. DEBUG命令及使用技巧命令及使用技巧 P C P C 机机 硬硬 件件 基基 础础Bit、Byte and Wordbit : 1 1个二进制位个二进制位Byte : 8 8个二进制位个二进制位 1Byte = 8bitWord :2 2个字节个字节 1W

2、ord = 2Byte = 16bit Data Type 基基 数数 数数 码码 2 0, 1 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F任何进制的数都可用如下方法表示：任何进制的数都可用如下方法表示： N = N = K Ki i* *r ri i 其中：其中：ni=-mThe Conversion of Data Types： Binary Arithmetic：1. Addition 逢二进一逢二进一 0 1 1 0

3、1 1 1 10 1 1 1 11 2. Subtraction 借一当二借一当二3. Multiplication 11=1； 0 1=0 4. Division 乘法的逆运算乘法的逆运算Negative Binary Numbers：最高位为符号位：最高位为符号位： X=X=（0 000 00010 000 0001）2 2 = +1 = +1 X= X=（1 1 111 1111111 1111）2 2 = -1 = -1 符号位符号位 数值数值 Base-minus-oneComplement The Base-minus-one Complement of Positive Numb

4、ers 与原码相同与原码相同 The Base-minus-one Complement of Negative Numbers 正数按位取反正数按位取反 “0” “0”有两种表示：有两种表示： 0000 00000000 0000 或或 1111 11111111 1111 1 1个字节（个字节（8 8位）反码表示范围：位）反码表示范围： 127127 -127-127 还原真值时，符号位不取反。还原真值时，符号位不取反。 Twos Complement . Show : The Twos Complement Positive Numbers 与原码相同与原码相同 The Twos Com

5、plement Negative Numbers 正数取反正数取反 + 1即即 X ，当，当X0 （同原码）（同原码） X 补补 2n + X ，当，当X0 （取反（取反 + 1） 十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制 十进制十进制 十六进制十六进制 n=8 n=16 +32767 7FFF +126 0111 1110 7E +32766 7FFE . . . +2 0000 0010 02 +2 0002 +1 0000 0001 01 +1 0001 0 0000 0000 00 0 0000 -1 1111 1111 FF -1 FFFF -2 1111 1110 FE -2

6、FFFE . . .-126 1000 0010 82 -32766 8002-127 1000 0001 81 -32767 8001 -32768 8000 The Characteristic : 00补补 -0-0补补 0000 00000000 0000 补码求原：补码求原： 符号由补码的最高位确定符号由补码的最高位确定 对补码再求一次补码对补码再求一次补码Twos Complement Arithmetic (补码运算补码运算)： Twos Complement Addition ： X XY Y 补补 XX补补 + Y+ Y补补 Twos Complement Subtracti

7、on ： X - Y X - Y 补补 XX补补 + -Y+ -Y补补 数学中的数学中的“同余同余” Same as arithmetical complement ( (同余同余) ) a a、b b两整数，被正整数两整数，被正整数k k除，若余数相等，则除，若余数相等，则a a、b b同余。记作同余。记作: : ab （mod K） For Example： a13 ， b25 ， K12 则则 13=25 （mod 12） The Same Reason， - 57 （mod 12）商商1 11 12 2 ）7 7- - 1 12 2- - 5 50 01 12 2 ）- - 5 50

8、0- - 5 5被被除除数数余余数数商商被被除除数数余余数数 计算机中的计算机中的“同余同余” 以以8 8位字长的系统为例，位字长的系统为例， “ “Mod”Mod” 2 28 8 =256 =256，若有：，若有： 64 10 64 10 64 64 （-10-10） 注：注：256256与与0 0同余同余 64 （ 0 - 10） 64 （256 - 10） 64 246 54 256 54 （mod 256） Source Code Subtraction： Twos Complement Addition： 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0

9、1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0- -）6 6 4 41 1 0 0- -）5 5 4 40 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0+ +）6 6 4 42 2 4 4 6 6+ +）5 5 4 41 1（超超出出8 8位位，自自然然丢丢失失） 6 64 4 - -1 10 0 补补（补补码码和和） “ “ASCII码码”：例：例： A A 4141H H a a 6161H

10、H 1 1 3131H H 换行换行 0A0AH H 回车回车 0D0DH H 空格空格 2020H HPC COMPONENTS一、一、 The Hardware of Computer System二、二、 The Software of Computer System Hardware： CPU、 Internal Memery、Interface Conneced by BUS 。一、一、 The Hardware of Computer System总线控总线控制逻辑制逻辑接接 口口接接 口口大容量大容量存储器存储器I/O设备设备系统总线系统总线.803868038680486804

11、86奔腾奔腾奔腾奔腾2 2代代奔腾奔腾4 4代代8028680286奔腾奔腾3 3代代80868086808880881、PROCESSOR（CPU） 流水线技术流水线技术：计算机中的流水线技术和工厂中的计算机中的流水线技术和工厂中的流水装配线类似。流水装配线类似。将执行一条指令需完成的操作分成将执行一条指令需完成的操作分成若干子操作；若干子操作；每个子操作由专门部件完成；每个子操作由专门部件完成；各子操各子操作并行工作。由于子操作并行工作，提高了计算机的执作并行工作。由于子操作并行工作，提高了计算机的执行速度。（但要注意完成一条指令所需要的时间并没有行速度。（但要注意完成一条指令所需要的时间

12、并没有变。）（变。）（“每周期完成一条指令每周期完成一条指令”和和“完成一条指令需完成一条指令需要一个周期要一个周期”不同。）（超标量）不同。）（超标量）装配线装配线 包括包括是运算器的核心部件，执行算术运算、逻辑运算、是运算器的核心部件，执行算术运算、逻辑运算、移位、比较等各种数据处理的操作。移位、比较等各种数据处理的操作。处理程序指令，并协调各逻辑部件按一定时序处理程序指令，并协调各逻辑部件按一定时序工作。包括：从存储器中读取程序指令、指令译码、从存储器工作。包括：从存储器中读取程序指令、指令译码、从存储器中取得操作数，执行指令，把结果存入存储器，以及对总线和中取得操作数，执行指令，把结果

13、存入存储器，以及对总线和I/O的传送控制等。的传送控制等。每一个寄存器相当于运算器中的一个存储单元，每一个寄存器相当于运算器中的一个存储单元，但速度比存储器快，用来存放计算过程中所需要的或得到的各但速度比存储器快，用来存放计算过程中所需要的或得到的各种信息。种信息。 8088 CPU framework by logicframework by logic 8086 CPU framework by logicframework by logic AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISI通通用用寄寄存存器器运算操作数运算操作数ALUFlags执行部分执行部分控制电路控制电路1

14、2 3 4 5 6CSDS SS ES IP内部内部寄存器寄存器I/O控制控制电路电路地址加法器地址加法器20位位16位位8位位Insction Queue外外总总线线EUBIU 其中：其中： AX - AX - 累加器（常用于运算）累加器（常用于运算）Data Register BX - BX - 基址寄存器（常用于地址索引）基址寄存器（常用于地址索引） CX - CX - 计数器（常用于计数）计数器（常用于计数） DX - DX - 数据寄存器（常用于数据传递）数据寄存器（常用于数据传递） CS - CS - 代码段代码段Segment Register DS - DS - 数据段数据段

15、SS - SS - 堆栈段堆栈段 ES - ES - 附加段附加段 IP - IP - 指令指针指令指针Pointer Register BP - BP - 基址指针基址指针 SP - SP - 堆栈指针堆栈指针Index Register SI - SI - 源变址源变址 DI - DI - 目标变址目标变址Flag Register PSW( Program Status Word Register ) ( Program Status Word Register ) : “Flag Register” 1 11 1 1 10 0 9 98 81 15 53 32 21 10 07 76

16、65 54 4O OD DI IT TP PC CS SZ ZA AO Ov ve er rf fl lo ow wO Ov ve er rf fl lo ow wD Di ir re ec ct ti io on nI In nt te er rr ru up pt tT Tr ra ac ck kS Si ig gn nZ Ze er ro oA Au ux xi il li ia ar ry yc ca ar rr ry yP Pa ar ri it ty yc ca ar rr ry y C (Carry Flag) 结果的最高位（字节、字操作的结果的最高位（字节、字操作的D7、D15

17、）进位）进位或借位时或借位时C=1C=1。 A (Auxiliary Carry Flag) 字节操作时，低字节操作时，低4 4位字节进位或借位时位字节进位或借位时A=1A=1。 字操作时，低位字节向高位字节进位或借位时字操作时，低位字节向高位字节进位或借位时A=1A=1。 P (Parity Flag) 操作结果中操作结果中“1”1”的个数为偶数的个数为偶数P=1P=1。 Z (Zero Flag) 结果为结果为0 0则则Z=1Z=1。 S (Sign Flag) S = S = 符号位值（补码时符号位值（补码时0=0=正，正，1=1=负）。负）。 36-27 T (Trace Flag)

18、T=1,T=1,置单步执行方式（方便跟踪）。置单步执行方式（方便跟踪）。 I (Interrupt Flag) I=0,I=0,中断屏蔽；中断屏蔽；I=1,I=1,中断不屏蔽。中断不屏蔽。 D (Direction Flag) 串操作时，串操作时，D=1,D=1,自动减（左自动减（左右处理串）；右处理串）；D=0,D=0,增。增。 O（Overflow Flag） 运算结果超界时运算结果超界时O =1=1。 所谓所谓“超界超界“ 带符号数：带符号数：8位位-128+127；16位位-32768+32767 36-28 由于运算结果超出了位数由于运算结果超出了位数, ,最高有效位向前的最高有效位

19、向前的进位，这一位自然丢失，一般不表示结果的对错进位，这一位自然丢失，一般不表示结果的对错。表示结果超出了字长允许表示的范围，表示结果超出了字长允许表示的范围， 一一般会造成结果出错般会造成结果出错。 “溢出溢出”和和“进位进位”不可混淆：不可混淆： For Example 1:字节运算字节运算 64H + 64H +12764H + 64H +127 36-29+ +）0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 00 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 6 64 4 16 6 64 4 +

20、+1 12 27 716C7无进位，有溢出：无进位，有溢出： C=0, O=1 For Example 2： 字节运算：字节运算： ABHABH（-55-55） + FFH(-1) = AAH(-56)+ FFH(-1) = AAH(-56) 36-30+ +）1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 A AB B 16 F FF F 16( (-5 55 5) )( ( -1 1) ) A AA A 16( (-5 56 6) )1 1C CC7有

21、进位，无溢出（有进位，无溢出（-56 -128）：）： C=1, O=0 For Example 3： 字运算：字运算：0064H + 0064H 0064H + 0064H +32767+32767 36-30+ +）0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 00 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 6 64 4 16 6 64 4 -3 32 27 76 68 8161 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

22、11 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 01 1C CC15有进位，无溢出（结果有进位，无溢出（结果-32768）：）： C=1, O=0 4. 80386 CPU framework 从从386P CPU，无论从体系结构还是内部寄存器看，都有相近的延续性和，无论从体系结构还是内部寄存器看，都有相近的延续性和继承性，在继承性，在32位位CPU系列中，系列中，386又是最简单的，故掌握又是最简单的，故掌握386是基础，也是关键。是基础，也是关键。 6 个个16位段寄存器位段寄存器CS、DS、ES、SS、FS和和GS 386 CPU有有8个个32位通用寄存器：位通用寄存器：

23、31 16 15 8 7 0 36-32EAX AH ALEBXBH BL ECXCH CLEDXDH DLEBPBPESISIEDIDIESPSPEPSW (Flags)PSW (Flags)EIPIP 一个标志寄存器，一个一个标志寄存器，一个IP寄存器：寄存器： 其中，其中，EFLAGSEFLAGS中的中的18183131位未用：位未用： 17 16 15 14 13 12 11 0 低低12位与位与8088标志位标志位(PSW)完全相同完全相同 AC 存储器访问调准检查（仅用于存储器访问调准检查（仅用于8048680486）。）。 VM 为为1,1,则表示则表示386386工作在虚拟工作

24、在虚拟80868086模式。模式。 RF 重新启动标志。重新启动标志。 NT 任务嵌套标志。任务嵌套标志。 IOPL I/OI/O特权标志（双字节，特权标志（双字节，0 03 3取值）。取值）。 ACVMRFNTIOPLInternal Memory 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 10 0 1 0 0 1 1 0内容内容Address 一个字节的内容是该字节地址所指向一个字节的内容是该字节地址所指向的单元内存放的二进制信息；的单元内存放的二进制信息； 一个字的内容是该字

25、地址所指向的单一个字的内容是该字地址所指向的单元及其后继一个单元的内容拼接而成；元及其后继一个单元的内容拼接而成； 一个双字的内容是该双字地址所指向一个双字的内容是该双字地址所指向的单元及其后继三个单元的内容拼接而成。的单元及其后继三个单元的内容拼接而成。 36-34 1. Segments A segment is a special area that the program requires for Its execution. In real mode be up to 64KB. 2. Addressing In real mode: CS = 39B4H IP = 514H 一条指

26、令或数据地址一条指令或数据地址 CSCS（左移（左移4 4位）位） IPIP，CS 3 9 B 4 0 H ） IP 5 1 4 H 下一条指令或数据地址下一条指令或数据地址 3 A 0 5 4 H 36-34C CS SI IP P 为了能用为了能用1616位寄存器来有效地访问位寄存器来有效地访问1M1M的存储空间，的存储空间，1616位位CPU采用了内存分段的管理模式，并引用采用了内存分段的管理模式，并引用的概念。的概念。 地址的表示方法：逻辑地址和物理地址地址的表示方法：逻辑地址和物理地址存储单元地址的表达形式。存储单元地址的表达形式。即即 段地址段地址:偏移地址偏移地址存储单元在存储单

27、元在1M空间空间内的实际地址。内的实际地址。 ，所以，所以，。如图所示。如图所示。物理地址和逻辑地址之间的关系物理地址和逻辑地址之间的关系 存储器的逻辑地址与物理地址存储器的逻辑地址与物理地址 10011111 00100110 01001000 1000 : 0000H 1000 : 0001H1000 : 0002H1000 : 0003H1000 : 0004H1000 : 0005H 10000H10001H10002H10003H 10004H10005H 10000011 01011100 10100010字节内容（字节内容（10000H）9FH；（；（10001H）26H字内容字

28、内容 （10000H）269FH；访问两次内存访问两次内存 Segments Boundaries实地址模式下最大物理地址只能以实地址模式下最大物理地址只能以FFFF:FFFFh的逻辑地址来映射的逻辑地址来映射。 8086/8088 8086/8088 没有没有A A2020以上的地址线，内存实空间为以上的地址线，内存实空间为 ： 1024Kb FFFFFh FFFF:000Fh 寻址空间：寻址空间： 0000:0000hFFFF:000Fh， 即即01024KB 8028680286以上以上CPUCPU由于有由于有A A2020以上的地址线，内存实空间为以上的地址线，内存实空间为 ： （FF

29、FF0hFFFFh） 10FFEF （1088Kb - - 16字节）字节） 寻址空间：寻址空间：0000:0000hFFFF:FFFFh， 即即01088KB 实模式优点：实模式优点： 寻址方式简单和快捷（寻址方式简单和快捷（DOS系统性能较高的原因）。系统性能较高的原因）。 涉及内存及分段的问题：涉及内存及分段的问题：1 1）1M1M内存空间最多能分成多少个段？最少呢？内存空间最多能分成多少个段？最少呢？2 2）给定段地址是）给定段地址是0001H0001H，改变偏移地址，改变偏移地址，CPUCPU的寻址范的寻址范围是围是( )( )到（到（ ），共（），共（ ）个存储单元。）个存储单元。3 3）如果一个）如果一个CPUCPU的寻址能力是的寻址能力是8K8K，那么其地址总线宽，那么其地址总线宽度为（度为（ ）。）。4 4）1KB1KB的存储器有（的存储器有（ ）个存储单元。）个存储单元。5 5）已知）已知CS = 39B4HCS = 39B4H，IP = A14HIP = A14H，求下一条指令地址，求下一条指令地址