Программа: команды длинной пересылки


НазваниеПрограмма: команды длинной пересылки
страница2/35
Дата публикации06.04.2013
Размер4.75 Mb.
ТипПрограмма
userdocs.ru > Информатика > Программа
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   35
ГЛАВА 1 Введение в семейство персональных компьютеров IBM PC

__________________________________________________________________________

Ц е л ь: объяснить особенности технических средств микрокомпьютера и

организации программного обеспечения.

ВВЕДЕНИЕ

________________________________________________________________

Написание ассемблерных программ требует знаний организации всей

системы компьютера. В основе компьютера лежат понятия бита и байта. Они

являются тем средством, благодаря которым в компьютерной памяти

представлены данные и команды.

Программа в машинном коде состоит из различных сегментов для

определения данных, для машинных команд и для сегмента, названного стеком,

для хранения адресов. Для выполнения арифметических действий, пересылки

данных и адресации компьютер имеет ряд регистров. Данная глава содержит

весь необходимый материал по этим элементам компьютера, так что вы сможете

продвинутся к гл.2 к вашей первой программе на машинном языке.

^ БИТЫ И БАЙТЫ

________________________________________________________________

Для выполнения программ компьютер временно записывает программу и

данные в основную память. Это память, которую люди имеют в виду, когда

утверждают, что их компьютер имеет, например, 512К памяти. Компьютер имеет

также ряд pегистров, которые он использует для временных вычислений.

Минимальной единицей информации в компьютере является бит. Бит может

быть выключен, так что его значение есть нуль, или включен, тогда его

значение равно единице. Единственный бит не может представить много

информации в отличие от группы битов.

Группа из девяти битов представляет собой байт; восемь битов которого

содержат данные и один бит - контроль на четность. Восемь битов

обеспечивают основу для двоичной арифметики и для представления символов,

таких как буква A или символ *. Восемь битов дают 256 различных комбинаций

включенных и выключенных состояний: от "все выключены" (00000000) до "все

включены" (11111111). Например, сочетание включенных и выключенных битов

для представления буквы A выглядит как 01000001, а для cимвола * -

00101010 (это можно не запоминать). Каждый байт в памяти компьютера имеет

уникальный адрес, начиная с нуля.

Требование контроля на честность заключается в том, что количество

включенных битов а байте всегда должно быть не четно. Контрольный бит для

буквы A будет иметь значение единица, а для символа * - ноль. Когда

команда обращается к байту в памяти, компьютер проверяет этот байт. Если

число включенных битов является четным, система выдает сообщение об

ошибке. Ошибка четности может явится результатом сбоя оборудования или

случайным явлением, в любом случае, это бывает крайне редко.

Может появится вопрос, откуда компьютер "знает", что значения бит

01000001 представляют букву A. Когда на клавиатуре нажата клавиша A,

система принимает сигнал от этой конкретной клавиши в байт памяти. Этот

сигнал устанавливает биты в значения 01000001. Можно переслать этот байт в

памяти и, если передать его на экран или принтер, то будет сгенерирована

буква A.

По соглашению биты в байте пронумерованы от 0 до 7 справа налево, как

это показано для буквы A:

Номера бит: 7 6 5 4 3 2 1 0

Значения бит: 0 1 0 0 0 0 0 1

Число 2 в десятой степени равно 1024, что составляет один килобайт и

обозначается буквой К. Например, компьютер с памятью в 512К содержит 512 х

1024, т.е. 524288 байт.

Процессор в PC и в совместимых моделях использует 16-битовую

архитектуру, поэтому он имеет доступ к 16-битовым значениям как в памяти,

так и в регистрах. 16-битовое (двухбайтовое) поле называется словом. Биты

в слове пронумерованы от 0 до 15 справа налево, как это показано для букв

PC:

Номера бит: 15 14 13 12 11 10 9 8 | 7 6 5 4 3 2 1 0

Значения бит: 0 1 0 1 0 0 0 0 | 0 1 0 0 0 0 1 1

^ ASCII КОД

________________________________________________________________

Для целей стандартизации в микрокомпьютерах используется aмериканский

национальный стандартный код для обмена информацией ASCII (American

National Standard Code for Information Interchange). [Читается как "аски"

код (прим. переводчика)]. Именно по этой причине комбинация бит 01000001

обозначает букву A. Наличие стандартного кода облегчает обмен данными

между различными устройствами компьютера. 8-битовый рассширенный

ASCII-код, используемый в PC обеспечивает представление 256 символов,

включая символы для национальных алфавитов. В прил.1 приведен список

символов ASCII кода, а в гл.8 показано как вывести на экран большинство из

256 символов.

^ ДВОИЧНЫЕ ЧИСЛА

________________________________________________________________

Так как компьютер может различить только нулевое и единичное

состояние бита, то он работает системе исчисления с базой 2 или в двоичной

системе. Фактически бит унаследовал cвое название от английского "BInary

digiT" (двоичная цифра).

Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое значение.

Значение двоичного числа определяется относительной позицией каждого бита

и наличием единичных битов. Ниже показано восьмибитовое число содержащее

все единичные биты:

Позиционные веса: 128 64 32 16 8 4 2 1

Включенные биты: 1 1 1 1 1 1 1 1

Самый правый бит имеет весовое значение 1, следующая цифра влево - 2,

следующая - 4 и т.д. Общая сумма для восьми единичных битов в данном

случае составит 1 + 2 + 4 + ... + 128, или 255 (2 в восьмой степени - 1).

Для двоичного числа 01000001 единичные биты представляют значения 1 и

64, т.е. 65. Но 01000001 представляет также букву A! Действительно, здесь

момент, который необходимо четко уяснить. Биты 01000001 могут представлять

как число 65, так и букву A:

- если программа определяет элемент данных для арифметических

целей, то 01000001 представляет двоичное число эквивалентное

десятичному числу 65;

- если программа определяет элемент данных (один или более

смежных байт), имея в виду описательный характер, как, например,

заголовок, тогда 01000001 представляет собой букву или "строку".

При програмировании это различие становится понятным, так как

назначение каждого элемента данных определено.

Двоичное число неограничено только восемью битами. Так как процессор

8088 использует 16-битовую архитектуру, oн автоматически оперирует с

16-битовыми числами. 2 в степени 16 минус 1 дает значение 65535, а немного

творческого программирования позволит обрабатывать числа до 32 бит (2 в

степени 32 минус 1 равно 4294967295) и даже больше.

Двоичная арифметика

---------------------

Микрокомпьютер выполняет арифметические действия только в двоичном

формате. Поэтому программист на языке ассемблера должен быть знаком с

двоичным форматом и двоичным сложением:

0 + 0 = 0

1 + 0 = 1

1 + 1 = 10

1 + 1 + 1 = 11

Обратное внимание на перенос единичного бита в последних двух

операциях. Теперь, давайте сложим 01000001 и 00101010. Букву A и символ *?

Нет, число 65 и число 42:

Двоичные Десятичные

01000001 65

00101010 42

-------- ---

01101011 107

Проверьте, что двоичная сумма 01101011 действительно равна 107.

Рассмотрим другой пример:

Двоичные Десятичные

00111100 60

00110101 53

-------- ---

01110001 113

Отрицательные числа

---------------------

Все представленные выше двоичные числа имеют положительные значения,

что обозначается нулевым значением самого левого (старшего) разряда.

Отрицательные двоичные числа содержат единичный бит в старшем разряде и

выражаются двоичным дополнением. Т.е., для представления отрицательного

двоичного числа необходимо инвертировать все биты и прибавить 1.

Рассмотрим пример:

Число 65: 01000001

Инверсия: 10111110

Плюс 1: 10111111 (равно -65)

Если прибавить единичные значения к числу 10111111, 65 не получится.

Фактически двоичное число считается отрицательным, если его старший бит

равен 1. Для определения абсолютного значения отрицательного двоичного

числа, необходимо повторить предыдущие операции: инвертировать все биты и

прибавить 1:

Двоичное значение: 10111111

Инверсия: 01000000

Плюс 1: 01000001 (равно +65)

Сумма +65 и -65 должна составить ноль:

01000001 (+65)

10111111 (-65)

--------

(1) 00000000

Все восемь бит имеют нулевое значение. Перенос единичного бита влево

потерян. Однако, если был перенос в знаковый pазряд и из разрядной сетки,

то результат является корректным.

Двоичное вычитание выполняется просто: инвертируется знак вычитаемого

и складываются два числа. Вычтем, например, 42 из 65. Двоичное

представление для 42 есть 00101010, и eго двоичное дополнение: - 11010110:

65 01000001

+(-42) 11010110

----- --------

23 (1) 00010111

Результат 23 является корректным. В рассмотренном примере произошел

перенос в знаковый разряд и из разрядной сетки.

Если справедливость двоичного дополнения не сразу понятна, рассмотрим

следующие задачи: Какое значение необходимо прибавить к двоичному числу

00000001, чтобы получить число 00000000? В терминах десятичного исчисления

ответом будет -1. Для двоичного рассмотрим 11111111:

00000001

11111111

--------

Результат: (1) 00000000

Игнорируя перенос (1), можно видеть, что двоичное число 11111111

эквивалентно десятичному -1 и соответственно:

0 00000000

-(+1) -00000001

---- --------

-1 11111111

Можно видеть также каким образом двоичными числами предcтавлены

уменьшающиеся числа:

+3 00000011

+2 00000010

+1 00000001

0 00000000

-1 11111111

-2 11111110

-3 11111101

Фактически нулевые биты в отрицательном двоичном числе определяют его

величину: рассмотрите позиционные значения нулевых битов как если это были

единичные биты, сложите эти значения и прибавьте единицу.

Данный материал по двоичной арифметике и отрицательным числам будет

особенно полезен при изучении гл.12 и 13.

^ ШЕСТНАДЦАТИРИЧНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ

________________________________________________________________

Представим, что необходимо просмотреть содержимое некотоpых байт в

памяти (это встретится в следующей главе). Требуется oпределить содержимое

четырех последовательных байт (двух слов), которые имеют двоичные

значения. Так как четыре байта включают в себя 32 бита, то специалисты

разработали "стенографический" метод представления двоичных данных. По

этому методу каждый байт делится пополам и каждые полбайта выражаются

соответствующим значением. Рассмотрим следующие четыре байта:

Двоичное: 0101 1001 0011 0101 1011 1001 1100 1110

Десятичное: 5 9 3 5 11 9 12 14

Так как здесь для некоторых чисел требуется две цифры, расширим

систему счисления так, чтобы 10=A, 11=B, 12=C, 13=D, 14=E, 15=F. таким

образом получим более сокращенную форму, которая представляет содержимое

вышеуказанных байт:

59 35 B9 CE

Такая система счисления включает "цифры" от 0 до F, и так как таких

цифр 16, она называется шестнадцатиричным представлениeм. В табл.1.1.

приведены двоичные, десятичные и шестнадцатиричные значения чисел от 0 до

15.

__________________________________________________________________________

Двоич. Дес. Шест. Двоич. Дес. Шест.

0000 0 0 1000 8 8

0001 1 1 1001 9 9

0010 2 2 1010 10 A

0011 3 3 1011 11 B

0100 4 4 1100 12 C

0101 5 5 1101 13 D

0110 6 6 1110 14 E

0111 7 7 1111 15 F

__________________________________________________________________________

Табл.1.1. Двоичное, десятичное и шестнадцатиричное представления.

Шестнадцатиричный формат нашел большое применение в языке ассемблера.

В листингах ассемблирования программ в шестнадцатеричном формате показаны

все адреса, машинные коды команд и содержимое констант. Также для отладки

при использовании программы DOS DEBUG адреса и содержимое байтов выдается

в шестнадцатиричном формате.

Если немного поработать с шестнадцатиричным форматом, то можно быстро

привыкнуть к нему. рассмотрим несколько проcтых примеров шестнадцатиричной

арифметики. Следует помнить, что после шестнадцатиричного числа F следует

шестнадцатиричное 10, что равно десятичному числу 16.

6 5 F F 10 FF

4 8 1 F 10 1

- - -- -- -- ---

A D 10 1E 20 100

Заметьте также, что шест.20 эквивалентно десятичному 32, шест.100 -

десятичному 256 и шест.100 - десятичному 4096.

В данной книге шестнадцатиричные числа записываются, например, как

шест.4B, двоичные числа как дв.01001011, и десятичные числа, как 75

(отсутствие какого-либо описания предполагает десятичное число).

Исключения возможны, когда база числа очевидна из контекста. Для индикации

шест. числа в ассемблерной программе непосредственно после числа ставится

символ "H", например, 25H (десятичное значение 37). Шест. число всегда

начинается с деcятичной цифры 0-9, таким образом, B8H записывается как

0B8H.

В прил.2 показано как преобразовывать шестнадцатиpичные значения в

десятичные и обратно. Теперь расcмотрим некоторые характеристики

процессора PC, которые необxодимо понять для перехода к гл.2.

СЕГМЕНТЫ

________________________________________________________________

Сегментом называется область, которая начинается на границе

параграфа, т.е. по любому адресу, который делится на 16 без остатка. Хотя

сегмент может располагаться в любом месте памяти и иметь размер до 64

Кбайт, он требует столько памяти, cколько необходимо для выполнения

программы. Имеется три главных сегмента:

1. С е г м е н т к о д о в. Сегмент кодов содержит машинные

команды, которые будут выполняться. Обычно первая выполняемая команда

находится в начале этого сегмента и операционная система передает

управление по адресу данного сегмента для выполнения программы.

Регистр сегмента кодов (CS) адресует данный сегмент.

2. С е г м е н т д а н н ы х. Сегмент данных содержит

определенные данные, константы и рабочие области, необходимые

программе. Регистр сегмента данных (DS) адресует данный сегмент.

3. С е г м е н т с т е к а. Стек содержит адреса возврата как

для программы для возврата в операционную систему, так и для вызовов

подпрограмм для возврата в главную программу. Регистр сегмента стека

(SS) адресует данный сегмент.

Еще один сегментный регистр, регистр дополнительного сегмента (ES),

предназначен для специального использования. На pис.1.2 графически

представлены регистры SS, DS и CS. Последовательность регистров и

сегментов на практике может быть иной. Три сегментных регистра содержат

начальные адреса соответствующих сегментов и каждый сегмент начинается на

границе параграфа.

__________________________________________________________________________

ЙНННННННННННННННН»

є D O S є

^ ЪДДДДДДД¬ ЗД Д Д Д Д Д Д Д ¶ ¬

SS ¦ Адрес ГД>є Сегмент стека є ¦

Г Д Д Д ґ ЗД Д Д Д Д Д Д Д ¶ ¦ Перемещаемые

DS ¦ Адрес ГД>є Сегмент данных є ¦

Г Д Д Д ґ ЗД Д Д Д Д Д Д Д ¶ ¦ в памяти

CS ¦ Адрес ГД>є Сегмент кода є ¦

^ АДДДДДДДЩ ЗД Д Д Д Д Д Д Д ¶ Щ

Сегментные є є

регистры є є

ИННННННННННННННННј

Память

__________________________________________________________________________

Рис.1.2. Сегменты и регистры.

Внутри программы все адреса памяти относительны к началу cегмента.

Такие адреса называются смещением от начала сегмента. Двухбайтовое

смещение (16-бит) может быть в пределах от шест.0000 до шест.FFFF или от 0

до 65535. Для обращения к любому адресу в программе, компьютер складывает

адрес в регистре сегмента и смещение. Например, первый байт в сегменте

кодов имеет смещение 0, второй байт - 01 и так далее до смещения 65535.

В качестве примера адресации, допустим, что регистр сегмента данных

содержит шест.045F и некоторая команда обращается к ячейке памяти внутри

сегмента данных со смещением 0032. Несмотpя на то, что регистр сегмента

данных содержит 045F, он указывает на адрес 045F0, т.е. на границе

параграфа. Действительный aдрес памяти поэтому будет следующий:

Адрес в DS: 045F0

Смещение: 0032

-----

Реальный адрес: 04622

Каким образом процессоры 8086/8088 адресуют память в один миллион

байт? В регистре содержится 16 бит. Так как адрес сегмента всегда на

границе параграфа, младшие четыре бита адреса pавны нулю. Шест.FFF0

позволяет адресовать до 65520 (плюс смещение) байт. Но специалисты решили,

что нет смысла иметь место для битов, которые всегда равны нулю. Поэтому

адрес хранится в cегментном регистре как шест. nnnn, а компьютер полагает,

что имеются еще четыре нулевых младших бита (одна шест. цифра), т.е. шест.

nnnn0. Таким образом, шест.FFFF0 позволяет адресовать до 1048560 байт.

Если вы сомневаeтесь, то декодируйте каждое шест.F как двоичное 1111,

учтите нулевые биты и сложите значения для единичных бит.

Процессор 80286 использует 24 бита для адресации так, что FFFFF0

позволяет адресовать до 16 миллионов байт, а процессор 80386 может

адресовать до четырех миллиардов байт.

РЕГИСТРЫ

________________________________________________________________

Процессоры 8086/8088 имеют 14 регистров, используемых для yправления

выполняющейся программой, для адресации памяти и для обеспечения

арифметических вычислений. Каждый регистр имеет длину в одно слово (16

бит) и адресуется по имени. Биты регистра принято нумеровать слева

направо:

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Процессоры 80286 и 80386 имеют ряд дополнительных регистров,

некоторые из них 16-битовые. Эти регистры здесь не рассматриваются.

Сегментные регистры CS, DS, SS и ES

-------------------------------------

Каждый сегментный регистр обеспечивает адресацию 64К памяти, которая

называется текущим сегментом. Как показано ранее, cегмент выравнен на

границу параграфа и его адрес в сегментном pегистре предполагает наличие

справа четырех нулевых битов.

1. Р е г и с т р CS. Регистр сегмента кода содержит начальный

адрес сегмента кода. Этот адрес плюс величина смещения в командном

указателе (IP) определяет адрес команды, которая должна быть выбрана

для выполнения. Для обычных программ нет необходимости делать ссылки

на регистр CS.

2. Р е г и с т р DS. Регистр сегмента данных содержит начальный

адрес сегмента данных. Этот адрес плюс величина смещения,

определенная в команде, указывают на конкретную ячейку в сегменте

данных.

3. Р е г и с т р SS. Регистр сегмента стека содержит начальный

адрес в сегменте стека.

4. Р е г и с т р ES. Некоторые операции над строками используют

дополнительный сегментный регистр для управления адресацией памяти. В

данном контексте регистр ES связан с индексным регистром DI. Если

необходимо использовать регистр ES, ассемблерная программа должна его

инициализировать.

Регистры общего назначения: AX, BX, CX и DX

---------------------------------------------

При программировании на ассемблере регистры общего назначения

являются "рабочими лошадками". Особенность этих регистров состоит в том,

что возможна адресация их как одного целого слова или как oднобайтовой

части. Левый байт является старшей частью (high), a правый - младшей

частью (low). Например, двухбайтовый регистр CX состоит из двух

однобайтовых: CH и CL, и ссылки на регистр возможны по любому из этих трех

имен. Следующие три ассемблерные команды засылают нули в регистры CX, CH и

CL, соответственно:

MOV CX,00

MOV CH,00

MOV CL,00

1. Р е г и с т р AX. Регистр AX является основным сумматором и

применяется для всех операций ввода-вывода, некоторых операций над

строками и некоторых арифметических операций. Например, команды

умножения, деления и сдвига предполагают использование регистра AX.

Некоторые команды генерируют более эффективный код, если они имеют

ссылки на регистр AX.

AX: | AH | AL |

2. Р е г и с т р BX. Регистр BX является базовым регистром. Это

единственный регистр общего назначения, который может использоваться

в качестве "индекса" для расширенной адресации. Другое общее

применение его - вычисления.

BX: | BH | BL |

3. Р е г и с т р CX. Регистр CX является счетчиком. Он необходим

для управления числом повторений циклов и для операций сдвига влево

или вправо. Регистр CX используется также для вычислений.

CX: | CH | CL |

4. Р е г и с т р DX. Регистр DX является регистром данных. Он

применяется для некоторых операций ввода/вывода и тех операций

умножения и деления над большими числами, которые используют

регистровую пару DX и AX.

DX: | DH | DL |

Любые регистры общего назначения могут использоваться для cложения и

вычитания как 8-ми, так и 16-ти битовых значений.

Регистровые указатели: SP и BP

--------------------------------

Регистровые указатели SP и BP обеспечивают системе доступ к данным в

сегменте стека. Реже они используются для операций сложения и вычитания.

1. Р е г и с т р SP. Указатель стека обеспечивает использование

стека в памяти, позволяет временно хранить адреса и иногда данные.

Этот регистр связан с регистром SS для адресации стека.

2. Р е г и с т р BP. Указатель базы облегчает доступ к

параметрам: данным и адресам переданным через стек.

Индексные регистры: SI и DI

-----------------------------

Оба индексных регистра возможны для расширенной адресации и для

использования в операциях сложения и вычитания.

1. Р е г и с т р SI. Этот регистр является индексом источника и

применяется для некоторых операций над строками. В данном контексте

регистр SI связан с регистром DS.

2. Р е г и с т р DI. Этот регистр является индексом назначения и

применяется также для строковых операций. В данном контексте регистр

DI связан с регистром ES.

Регистр командного указателя: IP

----------------------------------

Регистр IP содержит смещение на команду, которая должна быть

выполнена. Обычно этот регистр в программе не используется, но он может

изменять свое значение при использовании отладчика DOS DEBUG для

тестирования программы.

Флаговый регистр

------------------

Девять из 16 битов флагового регистра являются активными и определяют

текущее состояние машины и результатов выполнения. Многие арифметические

команды и команды сравнения изменяют состояние флагов. Назначение флаговых

битов:

Флаг Назначение

O (Переполнение) Указывает на переполнение старшего бита при

арифметических командах.

D (Направление) Обозначает левое или правое направление пересылки

или сравнения строковых данных (данных в памяти

превышающих длину одного слова).

I (Прерывание) Указывает на возможность внешних прерываний.

T (Пошаговый режим) Обеспечивает возможность работы процессора в

пошаговом режиме. Например, программа DOS DEBUG

устанавливает данный флаг так, что возможно

пошаговое выполнение каждой команды для проверки

изменения содержимого регистров и памяти.

S (Знак) Содержит результирующий знак после арифметических

операций (0 - плюс, 1 - минус).

Z (Ноль) Показывает результат арифметических операций и

операций сравнения (0 - ненулевой, 1 - нулевой

результат).

A (Внешний перенос) Содержит перенос из 3-го бита для 8-битных данных

используется для специальных арифметических

операций.

P (Контроль четности) Показывает четность младших 8-битовых данных (1 -

четное и 0 - нечетное число).

C (Перенос) Содержит перенос из старшего бита, после

арифметических операций, а также последний бит

при сдвигах или циклических сдвигах.

При программировании на ассемблере наиболее часто используются флаги

O, S, Z, и C для арифметических операций и операций сравнения, а флаг D

для обозначения направления в операциях над строками. В последующих главах

содержится более подробная информация о флаговом pегистре.

^ АРХИТЕКТУРА PC

________________________________________________________________

Основными элементами аппаратных средств компьютера являются:

cистемный блок, клавиатура, устройство отображения, дисководы, печатающее

устройство (принтер) и различные средства для асинхронной коммуникации и

управления игровыми программами. Системный блок состоит из системной

платы, блока питания и ячейки расширения для дополнительных плат. На

системной плате размещены:

- микропроцессор (Intel);

- постоянная память (ROM 40Кбайт);

- оперативная память (RAM до 512К в зависимости от модели);

- расширенная версия бейсик-интерпретатора.

Ячейки расширения обеспечивают подключение устройств отображения,

дисководов для гибких дисков (дискет), каналов телекоммуникаций,

дополнительной памяти и игровых устройств.

Клавиатура содержит собственный микропроцессор, который oбеспечивает

тестирование при включении памяти, сканирование клавиатуры, подавление

"дребезга" клавишей и буферизацию до 20 символов.

"Мозгом" компьютера является микропроцессор, который выполняет

обработку всех команд и данных. Процессор 8088 использует 16-битовые

регистры, которые могут обрабатывать два байта oдновременно. Процессор

8088 похож на 8086, но с одним различием: 8088 ограничен 8-битовыми

(вместо 16-битовых) шинами, которые обеспечивают передачу данных между

процессором, памятью и внешними устройствами. Это ограничение соотносит

стоимость передачи данных и выигрыш в простоте аппаратной реализации.

Процессоры 80286 и 80386 являются расширенными версиями процессора 8086.

Как показано на рис.1.3 процессор разделен на две части: oперационное

устройство (ОУ) и шинный интерфейс (ШИ). Роль ОУ заключается в выполнение

команд, в то время как ШИ подготавливает команды и данные для выполнения.

Операционное устройство cодержит арифметико-логическое устройство (АЛУ),

устройство yправления (УУ) и десять регистров. Эти устройства обеспечивают

выполнение команд, арифметические вычисления и логические oперации

(сравнение на больше, меньше или равно).

__________________________________________________________________________

ОУ: Операционное | ШИ: Шинный интерфейс

устройство |

^ ЪДДДДДДДДВДДДДДДДД¬ |

¦ AH ¦ AL ¦ |

ГДДДДДДДД†ДДДДДДДДґ |

¦ BH ¦ BL ¦ |

ГДДДДДДДД†ДДДДДДДДґ |

¦ CH ¦ CL ¦ |

ГДДДДДДДД†ДДДДДДДДґ | Управление

¦ DH ¦ DL ¦ | программами

^ ГДДДДДДДДБДДДДДДДДґ | ЪДДДДДДДДДДДДДДДД¬

¦ SP ¦ | ¦ CS ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДґ | ГДДДДДДДДДДДДДДДДґ

¦ BP ¦ | ¦ DS ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДґ | ГДДДДДДДДДДДДДДДДґ

¦ SI ¦ | ¦ SS ¦

^ ГДДДДДДДДДДДДДДДДДґ | ГДДДДДДДДДДДДДДДДґ

¦ DI ¦ | ¦ ES ¦

АДДДДДДДДДДДДДДДДЩ | АДДДДДДДВДДДДДДДДЩ

¦ | ¦ ЪДДДДДДД¬

 |  ¦ Управ-¦ Шина

ННННННННННННННННННННН‡НННННННННННННН>¦ ление ¦<НН> 8088

 |  ¦ шиной ¦

¦ | ¦ АДДДДДДДЩ

^ ЪДДДДДДДДДДДДДДДД¬ | ЪДДДБДДД¬

¦ АЛУ: Арифметико-¦ | ЪДДДґ 1 ¦

¦ логическое ¦ | ¦ ГДДДДДДДґ

¦ устройство ¦ | ¦ ¦ 2 ¦ Очередь команд

Ъ>Г Д Д Д Д Д Д Д Д ґ | ¦ ГДДДДДДДґ

¦ ¦ УУ: Устройство ¦ | ¦ ¦ 3 ¦ (четыре байта)

¦ ¦ управления ¦ | ¦ ГДДДДДДДґ

¦ Г Д Д Д Д Д Д Д Д ґ | ¦ ¦ 4 ¦

¦ ¦ Флаговый регистр¦ | ¦ АДДДДДДДЩ

¦ АДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ | ¦

¦ ЪДДДДДДДДДДДДДДДДД¬ | ¦

АДґ Командный ¦<Д†ДДЩ

¦ указатель ¦ |

^ АДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ |

__________________________________________________________________________

Рис.1.3. Операционное устройство и шинный интерфейс.

Три элемента шинного интерфейса: устройство управления шиной, очередь

команд и сегментные регистры осуществляют три важные функции: во-первых,

ШИ управляет передачей данных на операционное устройство, в память и на

внешнее устройство ввода/вывода. Во-вторых, четыре сегментных регистра

управляют адресацией памяти объемом до 1 Мбайта.

Третья функция ШИ это выборка команд. Так все программные команды

находятся в памяти, ШИ должен иметь доступ к ним для выборки их в очередь

команд. Так как очередь имеет размер 4 или более байт, в зависимости от

процессора, ШИ должен "заглядывать вперед" и выбирать команды так, чтобы

всегда существовала непустая очередь команд готовых для выполнения.

Операционное устройство и шинный интерфейс работают параллельно,

причем ШИ опережает ОУ на один шаг. Операционное устройcтво сообщает

шинному интерфейсу о необходимости доступа к данным в памяти или на

устройство ввода/вывода. Кроме того ОУ запрашивает машинные команды из

очереди команд. Пока ОУ занято выполнением первой в очереди команды, ШИ

выбирает следующую команду из памяти. Эта выборка происходит во время

выполнения, что повышает cкорость обработки.

Память

--------

Обычно микрокомпьютер имеет два типа внутренней памяти. первый тип

это постоянная память (ПЗУ) или ROM (read-only memory). ROM представляет

собой специальную микросхему, из котоpой (как это следует из названия)

возможно только чтение. Поскольку данные в ROM специальным образом

"прожигаются" они не могут быть модифицированы.

Основным назначением ROM является поддержка процедур начальной

загрузки: при включении питания компьютера ROM выполняет pазличные

проверки и загружает в оперативную память (RAM) данные из системной

дискеты (например, DOS). Для целей программирования наиболее важным

элементом ROM является BIOS (Basic Input/Output System) базовая система

ввода/вывода, которая рассматривается в следующих главах. (Basic - здесь

обычное слово, а не язык программирования). ROM кроме того поддерживает

интерпретатор языка бейсик и формы для графических символов.

Память, с которой имеет дело программист, представляет собой RAM

(Random Access Memory) или ОЗУ, т.е. оперативная памяти, доступная как для

чтения, так и для записи. RAM можно рассматривать как рабочую область для

временного хранения программ и данных на время выполнения.

Так как содержимое RAM теряется при отключении питания компьютера,

необходима внешняя память для сохранения программ и данных. Если

установлена дискета с операционной системой или имеeтся жесткий диск типа

винчестер, то при включении питания ROM загружает программы DOS в RAM.

(Загружается только основная часть DOS, а не полный набор программ DOS).

Затем необходимо oтветить на приглашение DOS для установки даты и можно

вводить запросы DOS для выполнения конкретных действий. Одним из таких

действий может быть загрузка программ с диска в RAM. Поскольку DOS не

занимает всю память, то в ней имеется (обычно) место для пользовательских

программ. Пользовательская программа выполняется в RAM и обычно

осуществляет вывод на экран, принтер или диск. По окончании можно

загрузить другую программу в RAM. Предыдущая программа хранится на диске и

новая программа при загрузке может наложиться (затереть) предыдущую

программу в RAM.

В ы д е л е н и е п а м я т и. Так как любой сегмент имеет объем до

64К и имеется четыре типа сегментов, то это предполагает общее количество

доступной RAM памяти: 4 х 64К = 256К. Но возможно любое количество

сегментов. Для того, чтобы адресовать другой cегмент, необходимо всего

лишь изменить адрес сегментного регистра.

RAM включает в себя первые три четверти памяти, а ROM - последнюю

четверть. В соответствии с картой физической памяти микрокомпьютера,

приведенной на рис.1.4, первые 256К RAM памяти находятся на системной

плате. Так как одна область в RAM зарезервирована для видеобуфера, то

имеется 640К доступных для использования программистом, по крайней мере в

текущих версиях DOS. ROM начинается по адресу 768К и oбеспечивает

поддержку операций ввода/вывода на такие устройcтва как контролер жесткого

диска. ROM, начинающийся по адреcу 960К управляет базовыми функциями

компьютера, такими как тест при включении питания, точечные образы

графических символов и автозагрузчик с дискет.

__________________________________________________________________________

Начальный адрес Память

Дес. Шест. ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД¬

0K 00000 ¦ RAM 256K основная ¦

¦ оперативная память ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ

256K 40000 ¦ RAM 384K расширение опера- ¦

¦ тивной памяти в канале I/O ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ

640K A0000 ¦ RAM 128K графический/ ¦

¦ экранный видеобуфер ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ

768K C0000 ¦ ROM 192K дополнительная ¦

¦ постоянная память ¦

ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ

960K F0000 ¦ ROM 64K основная системная ¦

¦ постоянная память ¦

АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ

__________________________________________________________________________

Рис.1.4. Карта физической памяти.

Все дальнейшие упоминания RAM используют общий термин - память.

А д р е с а ц и я. Все ячейки памяти пронумерованы последовательно от

00 - минимального адреса памяти. Процессор обеспечивает доступ к байтам

или словам в памяти. Рассмотрим десятичное число 1025. Для записи в память

шест. представления этого числа - 0401 требуется два байта или одно слово.

Оно состоит из cтаршей части - 04 и младшей части - 01. Система хранит в

памяти байты слова в обратной последовательности: младшая часть по

меньшему адресу, а старшая - по большему адресу. Предположим, что

процессор записал шест.0401 из регистра в ячейки памяти 5612 и 5613,

следующим образом:

|01|04|

| |

ячейка 5612, ячейка 5613

младший байт старший байт

Процессор полагает, что байты числовых данных в памяти представлены в

обратной последовательности и обрабатывает их соответственно. Несмотря на

то, что это свойство полностью aвтоматизировано, следует всегда помнить об

этом факте при программировании и отладке ассемблерных программ.

^ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ

________________________________________________________________

- Единицей памяти является байт, состоящий из восьми информационных и

одного контрольного битов. Два смежных байта образуют слово.

- Сердцем компьютера является микропроцессор, который имеет доступ к

байтам или словам в памяти.

- ASCII код есть формат представлением символьных данных.

- Компьютер способен различать биты, имеющие разное значение: 0 или

1, и выполнять арифметические операции только в двоичном формате.

- Значение двоичного числа определено расположением единичных битов.

Так, двоичное 1111 равно 2**3 + 2**2 + 2**1 + 2**0, или 15.

- Отрицательные числа представляются двоичным дополнением: обратные

значения бит положительного представления числа +1.

- Сокращенная запись групп из четыре битов представляет собой

шестнадцатиричный формат. Шест. цифры 0-9 и A-F представляют двоичные

числа от 0000 до 1111.

- Программы состоят из сегментов: сегмент стека для хранения адресов

возврата, сегмент данных для определения данных и рабочих областей и

сегмент кода для выполняемых команд. Все адреса в программе представлены

как относительные смещения от начала сегмента.

- Регистры управляют выполнением команд, адресацией, арифметическими

операциями и состоянием выполнения.

- ROM (ПЗУ) и RAM (ОЗУ) представляют собой два типа внутренней

памяти.

- Процессор хранит двухбайтовые числовые данные (слова) в памяти в

обратной последовательности.

^ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

________________________________________________________________

1.1. Напишите битовые представления ASCII кодов для следующих

однобитовых символов. (Используйте приложение 1 в качестве справочника):

а) P, б) p, в) #, г) 5.

1.2. Напишите битовые представления для следующих чисел: а) 5, б) 13,

в) 21, г) 27.

1.3. Cложите следующие двоичные:

а) 00010101 б) 00111110 в) 00011111

00001101 00101001 00000001

-------- -------- --------

1.4. Определите двоичные дополнения для следующих двоичных чисел: а)

00010011, б) 00111100, в) 00111001.

1.5. Определите положительные значения для следующих отрицательных

двоичных чисел: а) 11001000, б) 10111101, в) 10000000.

1.6. Определите шест. представления для а) ASCII символа Q, б) ASCII

числа 7, в) двоичного числа 01011101, г) двоичного 01110111.

1.7. Сложите следующие шест. числа:

а) 23A6 б) 51FD в) 7779 г) EABE

0022 3 887 26C4

---- ---- ---- ----

1.8. Определите шест. представления для следующих десятичных чисел.

Метод преобразования приведен в прил.2. Проверьте также полученные

результаты, преобразовав шест. значения в двоичные и сложив единичные

биты: а) 19, б) 33, в) 89, г) 255, д) 4095, е) 63398.

1.9. Что представляют собой три типа сегментов, каковы их

максимальные размеры и адреса, с которых они начинаются.

1.10. Какие регистры можно использовать для следующих целей: а)

сложение и вычитание, б) подсчет числа циклов, в) умножение и деление, г)

адресация сегментов, д) индикация нулевого результата, е) адресация

выполняемой команды?

1.11. Что представляют собой два основных типа памяти компьютера и

каково их основное назначение?

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   35

Похожие:

Программа: команды длинной пересылки iconПрограмма соревнований дата         время     мероприятие            место       
Соревнование проводится только в командном зачете. Состав команды – 2 человека. Общий зачет для мужских, женских и смешанных команд....
Программа: команды длинной пересылки iconПрограмма-драйвер. Назначение файла конфигурации. Командный процессор....
Общее понятие об информатике и информации. Свойства информации. Непрерывная и дискретная информация
Программа: команды длинной пересылки icon3. Падающие и отраженные волны в однородной длинной линии
Электрические свойства длинной линии характеризуются первичными параметрами, т е параметрами, отнесёнными к единице длины линии(1...
Программа: команды длинной пересылки iconКоличеству заказанных вещей! Так как стоимость пересылки из Китая...
Так как стоимость пересылки из Китая зависит от количества заказанного, чем больше, тем дешевле! Стоимость доставки фиксированная,...
Программа: команды длинной пересылки iconКонтрольные сроки пересылки посылок между городами федерального значения,...
Контрольные сроки пересылки посылок между городами федерального значения, административными центрами субъектов
Программа: команды длинной пересылки iconПрограмма тура
Петрозаводск. По пути – деление на команды для ориентирования, проведение автобусного этапа игры
Программа: команды длинной пересылки iconКонтрольные сроки пересылки Почтой России из Ростова-на-Дону (обычная посылка)

Программа: команды длинной пересылки iconТворческий марафон «Быстрее, выше, сильнее и вкуснее»
Капитан команды начинает фразу «мы…» команда хором «Зайчата, Отличники и т д. – название команды
Программа: команды длинной пересылки iconПрограмма круглого стола по кодексу профессиональной этики адвоката
Постановка проблемы необходимости профессиональных клятв, создание дискуссионного поля для команды
Программа: команды длинной пересылки icon27 сентября Международный День туризма ФотоКросс
Участие в соревнованиях командное. Команды от 3 до 10 человек включительно выставляются от каждой группы (курса). Все члены команды...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница