《汇编语言程序设计第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汇编语言程序设计第1章（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 基 础 知 识,1.1 微型计算机系统的发展 1.2 汇编语言程序设计 1.3 数据表示方法 1.4 结果的输出与打印,1.1 微型计算机系统的发展,1.1.1 微机技术的发展概况,1处理速度 微型计算机的处理速度在不断提高，主要表现在以下几个方面： (1) CPU的主频不断提高，如从4.77 MHz的8088CPU提高到几个GHz的Pentium，这主要是因为半导体制造工艺水平的提高。 (2) 增加了数据运算的宽度，从早期的8位发展到现在的32位、64位、128位甚至更高。,(3) 采用了RISC技术。从CISC体系结构转变为RISC体系结构后，在同样的工艺水平(即同样的主频、同样的
2、工艺尺寸、同样的芯片面积)下，使CPU的速度和性能有了很大的提高。 (4) 降低电路工作电压，不断缩小工艺尺寸。工作电压的降低有利于工艺尺寸的缩小。 (5) 增加了芯片内并行工作的信息处理部件，如整数部件、浮点加法器、浮点乘法器、图形部件等。芯片内具有两个以上的并行指令流水线，每次并行地向各流水线分配多条指令以进行并行处理，这是利用硬件资源的重复来换取芯片性能的提高。,2存储容量 微机的计算、处理速度的提高必然要求存取信息的速度相应提高。当今存储器速度还远远跟不上CPU的速度，而存储容量的大小是与存取速度相矛盾的，因而只能采用分级存储方式。 (1) 芯片内的寄存器堆、指令Cache和数据Cac
3、he (416 KB)都能在一个时钟周期完成存取，而且随着VLSI的发展其容量将继续增加。 (2) 芯片外的二级指令Cache和数据Cache，其大小在16256 KB。,(3) 主存储器的大小在1 MB到几百个MB。 (4) 外部存储器仍以软盘、硬盘、光盘为主要介质，其容量可在1 MB至上百个GB。由于RAM芯片性能价格比提高，因而为克服外部存储器的慢速寻找，一般都采用RAM Cache(256 KB2 MB)来减小等待时间。 除了解决大容量存储外，外部存储器还具有掉电时的信息保持特性。快擦存储器(Flash Memory)芯片的普及为外部存储提供了一种新的实现方法。,3人机接口 传统的键盘
4、输入、显示、打印输出已经不能满足人们的需要，人们希望计算机有更生动、直观、灵活的用户界面，最好能像人一样既可以接收、识别并理解声、文、图信息，又能给出声音、视像等信息。微型计算机系统性能的提高，价格的下降，已经为这些技术的实用化提供了基础。计算机处理视像和声音的多媒体技术也逐步地进入到各个应用领域。,1) 汉字识别 汉字识别要比英文、数字识别难得多，因为汉字字数多、字体多。汉字识别是从扫描输入开始的，现在扫描仪的扫描精度已经完全够用，对静止图像输入来说其扫描精度与彩色分辨率也已能满足要求。通过对版面的分析和汉字的切分，计算机可对汉字进行识别。由于汉字字数多、字体多，因而其特征的选择与提取是识别
5、的关键。印刷体汉字的识别已实用化，一般识别率为95以上，识别速度为2030字/秒。,2) 语音识别 汉语中一个汉字对应一个单音节，能独立发音的单音节(包括4种声调)只有1283个，从这点看对汉语的语音识别较为有利。但汉语中同音字很多，因而单音节识别率的提高是有难度的，利用字构成词的相关信息，词的识别率可以提高。中词表的特定人与小词表的非特定人的汉语语音识别已初步达到实用水平。,3) 视频图像输入 从摄像机、录像机和彩电中来的视频图像信息，通过视频处理部件转换成二进制代码，以一定的图像文件格式存入计算机的外部存储器中。以VGA全屏显示方式计算(分辨率为640480，共256种色彩)则显示一帧所需
6、存放的信息为300 KB。如果以50帧计算，则存放连续半小时的视像信息需要27 GB，对当前微型机来说这个信息量太大了。,由于图像对视觉的感受是整体的，部分的少量的错误不会引起直观的错误，因而图像信息的存储可采用不完全复真的压缩和还原方法。如用JPEG算法可使图像信息压缩为原来的1/81/25，静止图像即相当于一帧视像，需存储300 KB/幅，经过压缩后存储，即使有1万幅图像也只需120 MB的存储量。因而，当今微型机系统完全可以用于图像数据库。,4语音合成 声音的输出可分为两种情况，一种是声音采样存储后再回放，一种是文语的转换。 对语音和音乐的采样要求是不同的。语音采样频率在1632 kHz
7、，精度在8位左右即可，音乐的采样频率在40 kHz，精度要14位左右。如果不采取压缩方法的话，连续半小时的乐曲存储量为144 MB，这个存储量还是很大的。因而，一般都采用压缩算法，语音可压缩为原来的1/8，而音乐仅能压缩到原来的1/4。用上述采样方法存储后再回放，可以和原信号毫无差异。数字录音技术即采用这种方法。,1.1.2 Intel微处理器体系及其演变 在介绍Intel微处理器体系之前，先介绍微处理器(Microprocessor)、微型计算机(Microcomputer)和微型计算机系统(Microcomputer System)这三个概念。 微处理器，简称P或MP，是指由一片或几片大规
8、模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理机部件，即CPU(Control Processing Unit)。微处理器本身并不等于微型计算机，它仅仅是微型计算机的中央处理器。,微型计算机，简称pC或MC，是指以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机(简称微型机)。如果把CPU、存储器和输入/输出接口电路都集成在单片芯片上，这样构成的微型计算机称为单片微型计算机(简称单片机)。 微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备、电源、辅助电路(统称硬件)以及控制微型计算机工作的系统软件所构成的计算机系统，简称CS或MCS。,在2
9、0世纪70年代，Intel的8080、8085，Motorola的6800、6808与Zilog的Z80都是8位微处理器，但发展到16位及16位以上微处理器时，只有Intel与Motorola两种产品，Zilog公司落后了。Motorola公司的MC68000功能强于Intel 8086，在工作站领域得到广泛使用。但由于IBM公司推出的IBM PC、PC/XT与PC/AT及大量兼容机采用了Intel公司的微处理器芯片，使得Intel公司实力大增。尤其是Intel 32位微处理器芯片80386、80486与1993年推出的Pentium，使Intel微处理器成为微型机市场首选的CPU芯片类型。目
10、前，Intel的Pentium系列微处理器更使人有一枝独秀的感觉。 微处理器是微型机的心脏，它是利用超大规模集成电路技术将计算机CPU集成在一块硅片上。微型机性能的优劣基本取决于所选用的微处理器芯片功能的强弱。,1.1.3 Intel微处理器的主要特点 1971年推出的4004及其改进型4040，是一种4位的微处理器芯片，它具备MPU的基本特点，有专用指令读入键盘数据，进行十进制运算，每次处理4位数据，能与键盘、存储器、显示器一起构成一个简单系统。 1972年推出了8008及其改进型8080，8080是一种8位的微处理器芯片，寻址空间为64 KB。它集成了16位的算术逻辑单元(ALU)和六个通
11、用寄存器，以及程序计数器、堆栈指示器、指令寄存器与译码器等，指令集包括78条指令。,1978年推出的8086是一种16位的微处理器，它的内部结构是16位的，数据总线也是16位的。它有包括乘法与除法指令的16位运算指令，既能处理16位数据，也能处理8位数据，在汇编语言上与8080、8085兼容，并增加了多条16位操作指令，有20根地址线，直接寻址能力可达1 MB。8088是8086的简化产品，它不是真正的16位芯片，它的内部总线是16位的，外部总线是8位的，是一种准16位芯片。,80186与80188是另一种高集成度的16/8位微处理芯片。它将8086/8088与其他常用的20多个器件集成在一块
12、芯片上，同时增加了I/O(输入/输出)指令，寻址空间仍为1 MB，可以使用数值协处理器80187，但没有存储管理与保护部分。 1982年推出的80286是真正的16位、具有存储管理与保护机制的微处理器芯片，它有实地址模式和虚拟地址保护模式两种运行方式。虚拟地址保护模式也称作保护模式。在实地址模式中，80286兼容了8086的全部功能，8086的汇编语言源程序可以不做任何修改在80286中运行。在保护模式中，它将实地址模式的能力与对存储器的管理，对虚拟存储器的支持，以及对地址空间的保护集为一体，因而能可靠地支持多用户系统。,1985年推出了高性能32位微处理器80386，它与8086、80286
13、相兼容，这标志着32位微处理时代的到来。继80386之后，Intel公司于1989年又推出了80486微处理器；1993年又推出了更高性能的微处理器Pentium。目前，Pentium系列的微处理器已形成Pentium、Pentium、Pentium、Pentium四个系列多种型号的产品。,1.1.4 Intel微处理器的性能 180386、80486和Pentium的主要技术特点 80386是Intel公司为支持多任务操作，适应多种操作系统而设计的32位微处理器。由于80386有32位的寄存器和数据通路，因此，可以支持32位的地址与数据类型。80386能够支持4 GB的内存物理空间，64 T
14、B的虚拟存储空间；支持多任务系统；支持段式管理与页式管理；支持四级特权集，对任务与任务之间、任务与操作系统之间进行严格的保护隔离。由于采用指令流水线工作方式、较高的总线带宽、片内地址转移等措施，系统速度可以达到4 MIPS。,80486芯片相当于将80386与一片数值协处理器80387、一片8 KB的高速缓冲存储器Cache集成在一起，其中8 KB Cache用来存放指令与数据。由于访问内部Cache的速度远高于访问存储器的速度，因而可以大大提高系统性能，减少了处理器使用外部总线的时间，对内部Cache的操作完全由系统自动进行，对用户是透明的。80486的常用指令运行时间为1个时钟周期，系统速
15、度可达20 MIPS。 1992年，Intel公司正式将继80486之后新一代微处理器称为Pentium。Intel不采用80586这一提法的原因主要有两点：一是商标的版权问题；二是说明Intel的微处理器设计由CISC技术向RISC技术过渡。出于商业原因，Intel在产品宣传中不突出RISC技术，而只用“超标量”，即Pentium采用双流水线超标量体系结构。,Pentium的内部总线是32位，但与外部存储器的接口总线是64位，因而处理器与存储器之间数据传输速率达528 MB/s，它的软件与80386、80486兼容。其主要特点是：指令Cache与数据Cache分开，容量均为8 KB；硬件上，
16、两个整数执行流水线分开，地址产生部件与算术逻辑单元ALU分开；可以在一个运行周期中发送两条整数指令；具有片上浮点寄存器、加法与乘/除法器；可以在一个运行周期发送一条或两条浮点指令；采用转移预测方法，使用两个预取缓冲器，一个以顺序方式预取指令，一个按转移预测设置的转移目标缓存BTB预取指令，所需指令永远是在执行前预先取出的。Pentium的片上存储管理部件与80386、80486完全兼容。,Pentium支持多用户操作系统，可以在Windows NT、OS/2、UNIX、Solaris操作系统中运行，可用于局域网client/server、虚拟实景、文字与语音识别、三维模型运算等更为广泛的应用领域。,280386、80486和Pentium微处理器的性能比较 80386有32位的寄存器和数据通道，支持32位的地址和数据类型，是为支持多任务操作而进行优化的操作系统所设计的32位微处理器。与80386一样，80486也使用了指令流水线、RISC的设计思想。80486用静态RAM作为指令、数据共用的Cache，它采用成组传送方式，能在一个时钟周
