匯編偽指令EVEN操作機(jī)理的問(wèn)題分析論文
匯編語(yǔ)言屬于低級(jí)語(yǔ)言范疇，是一種面向機(jī)器的、功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它具有目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。
匯編語(yǔ)言指令是機(jī)器指令的一種符號(hào)表示，不同類(lèi)型的CPU就有不同的機(jī)器指令系統(tǒng)，也就有不同的匯編語(yǔ)言。除了同系列、不同型號(hào)CPU之間的匯編語(yǔ)言程序有一定程度的可移植性之外，其他不同類(lèi)型CPU之間的匯編語(yǔ)言程序是無(wú)法移植的。
正因?yàn)閰R編語(yǔ)言具有“與機(jī)器相關(guān)性”的特性，程序員使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，可以對(duì)機(jī)器內(nèi)部的各種資源進(jìn)行合理的安排，編寫(xiě)出高效且需要對(duì)機(jī)器硬件精確控制的程序。所以掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言具有很大幫助。
在學(xué)習(xí)《匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課程時(shí)，有一條對(duì)準(zhǔn)偽指令EVEN，其作用就是將下一個(gè)字節(jié)的地址設(shè)置為偶數(shù)，并且指出一個(gè)字的地址最好從偶地址開(kāi)始。但其原因卻并沒(méi)有過(guò)多給以說(shuō)明。因此，學(xué)生對(duì)它的功能比較茫然，為了充分說(shuō)明該偽指令的功能，該文從8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)著手，詳細(xì)闡述這個(gè)問(wèn)題。
1 存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)組織
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，作為一個(gè)整體存入或取出內(nèi)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)稱(chēng)為“存儲(chǔ)字”。例如：8位計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)字是8位字長(zhǎng)(1個(gè)字節(jié));16位計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)字是16位字長(zhǎng)(2個(gè)字節(jié))……
對(duì)于內(nèi)存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)(一個(gè)存儲(chǔ)單元所包含二進(jìn)制代碼的個(gè)數(shù))，如果和主機(jī)的字長(zhǎng)相同，則一個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)存儲(chǔ)字，存儲(chǔ)字的地址就是存儲(chǔ)單元的地址，這種存儲(chǔ)器稱(chēng)為“字編址結(jié)構(gòu)”。但在微機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存儲(chǔ)器一般都是以字節(jié)作為基本存儲(chǔ)單元。這樣，對(duì)16位字長(zhǎng)以及16位以上字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，一個(gè)存儲(chǔ)字將被存放在幾個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元中，這種存儲(chǔ)器稱(chēng)為“字節(jié)編址結(jié)構(gòu)”。
2 8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)
8086 CPU有16條數(shù)據(jù)線(xiàn)，20條地址線(xiàn)，可直接尋址1M字節(jié)的內(nèi)存儲(chǔ)器地址空間，而這1M字節(jié)的存儲(chǔ)器地址空間是按字節(jié)順序排列的。由于8086是16位的微型計(jì)算機(jī)，而在16微機(jī)系統(tǒng)中，CPU除了可以對(duì)一個(gè)字節(jié)(8位)操作外，還可以進(jìn)行一個(gè)字(16位)的操作。為了能滿(mǎn)足一次訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)整字又能訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節(jié)的要求，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，1M字節(jié)的存儲(chǔ)器地址空間實(shí)際分成兩個(gè)512K字節(jié)的存儲(chǔ)體——“偶存儲(chǔ)體”和“奇存儲(chǔ)體”。兩個(gè)存儲(chǔ)體之間采用字節(jié)交叉編址方式。
對(duì)于任何一個(gè)存儲(chǔ)體，只需要19條地址線(xiàn)(A19—A1)就可以直接尋址，剩下1條地址線(xiàn)(A0)用來(lái)區(qū)分當(dāng)前訪(fǎng)問(wèn)的是哪一個(gè)存儲(chǔ)體，A0=0時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)的是偶存儲(chǔ)體;A0=1時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)的是奇存儲(chǔ)體。
在8086微機(jī)系統(tǒng)中，讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)的信息時(shí)，可以直接采用上述方法進(jìn)行操作，但讀寫(xiě)一個(gè)整字的信息時(shí)，則需要同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體，在這種情況下，若只用A0的取值來(lái)控制讀寫(xiě)操作顯然就不行了。為此，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，又增加一個(gè)總線(xiàn)高位有效控制信號(hào)。當(dāng)有效時(shí)(低電平有效)，選定奇存儲(chǔ)體，體內(nèi)地址由A19—A1確定;當(dāng)A0=0時(shí)，選定偶存儲(chǔ)體，體內(nèi)地址同樣由A19—A1確定。奇存儲(chǔ)體和數(shù)據(jù)總線(xiàn)高8位(D15—D8)連接，偶存儲(chǔ)體和數(shù)據(jù)總線(xiàn)低8位(D7—D0)連接。有時(shí)候，奇存儲(chǔ)體稱(chēng)為高字節(jié)存儲(chǔ)體，偶存儲(chǔ)體稱(chēng)為低字節(jié)存儲(chǔ)體。因此，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，允許CPU訪(fǎng)問(wèn)任何一個(gè)存儲(chǔ)體，讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)的信息或同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體讀寫(xiě)一個(gè)整字的信息。
3 8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)操作
8086CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，在一個(gè)總線(xiàn)周期內(nèi)，既可以訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節(jié)，也可以訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)整字。
(1)字節(jié)訪(fǎng)問(wèn)。
當(dāng)8086CPU訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節(jié)信息時(shí)，可以分為兩種情況：
�、偃绻L(fǎng)問(wèn)的字節(jié)是偶地址，則數(shù)據(jù)總線(xiàn)低8位(D7—D0)和偶存儲(chǔ)體之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
�、谌绻L(fǎng)問(wèn)的字節(jié)是奇地址，則數(shù)據(jù)總線(xiàn)高8位(D15—D8)和奇存儲(chǔ)體之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
由上可以看出，無(wú)論哪種情況，在一個(gè)總線(xiàn)周期內(nèi)，都可以完成訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節(jié)的操作。
(2)整字訪(fǎng)問(wèn)。
從上表可見(jiàn)，8086CPU能同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)奇存儲(chǔ)體和偶存儲(chǔ)體中的一個(gè)字節(jié)，以組成一個(gè)16位存儲(chǔ)字。此時(shí)，也有兩種情況：
�、偃绻L(fǎng)問(wèn)的一個(gè)字的低8位字節(jié)存放在偶存儲(chǔ)體中，高8位字節(jié)存放在奇存儲(chǔ)體中，以這種方式存放的一個(gè)字稱(chēng)為規(guī)則字。從上面分析可知，這時(shí)不需要字節(jié)交換地址交叉，直接就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因而，只需經(jīng)過(guò)一個(gè)總線(xiàn)周期就可完成對(duì)一個(gè)規(guī)則字的訪(fǎng)問(wèn)。
�、谌绻L(fǎng)問(wèn)的一個(gè)字的高8位字節(jié)存放在偶存儲(chǔ)體中，低8位字節(jié)存放在奇存儲(chǔ)體中，以這種方式存放的一個(gè)字稱(chēng)為非規(guī)則字。從上面分析可知，這時(shí)需要字節(jié)交換，才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因而，需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)總線(xiàn)周期才可完成對(duì)一個(gè)非規(guī)則字的訪(fǎng)問(wèn)。
對(duì)于以非規(guī)則字方式存放的一個(gè)字的操作過(guò)程是這樣的(以寫(xiě)操作為例)：在第一個(gè)總線(xiàn)周期內(nèi)，送出奇地址(A0=1)，同時(shí)發(fā)出=0信號(hào)，然后由8086 CPU把該字的低8位傳送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)的高8位(注意：此時(shí)發(fā)生了字節(jié)交換)，寫(xiě)入存儲(chǔ)器的奇存儲(chǔ)體;然后，在第二個(gè)總線(xiàn)周期內(nèi)，8086 CPU又發(fā)出一個(gè)由該奇地址加1的偶地址，此時(shí)A0=0，=1，8086 CPU把該字的高8位傳送到數(shù)據(jù)總線(xiàn)的低8位(注意：此時(shí)又發(fā)生了字節(jié)交換)，寫(xiě)入存儲(chǔ)器的偶存儲(chǔ)體。這樣，經(jīng)過(guò)二次存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)，才能把一個(gè)非規(guī)則字寫(xiě)入存儲(chǔ)器的奇地址字單元。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上面的分析，我們說(shuō)可以得到如下的結(jié)論，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)于按字的讀寫(xiě)操作(比如字?jǐn)?shù)組)，應(yīng)盡可能地使要操作的數(shù)據(jù)，以規(guī)則字的方式存放在存儲(chǔ)器中，這樣，可以在一個(gè)總線(xiàn)周期內(nèi)，完成一個(gè)字的讀寫(xiě)操作，否則的話(huà)就需要用二個(gè)總線(xiàn)周期，從而使指令的執(zhí)行時(shí)間延長(zhǎng)。因此，在編寫(xiě)匯編語(yǔ)言源程序時(shí)，涉及到操作多字的時(shí)候，往往在存放多字的前面，插入一條偽指令EVEN，目的就是使字的地址從偶地址開(kāi)始，既使該字成為規(guī)則字。
對(duì)于16位微機(jī)系統(tǒng)中，一個(gè)字存入存儲(chǔ)器要占有相繼的兩個(gè)字節(jié)，存放時(shí)，低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址，這樣兩個(gè)字節(jié)單元就構(gòu)成了一個(gè)字單元，字單元的地址采用它的低地址來(lái)表示。
例如：1：MOV AX，[2000H]
2;MOV AX，[2003H]
從上面的分析可知，第一條指令中的操作數(shù)是以規(guī)則字的形式存放的，用一個(gè)總線(xiàn)周期的時(shí)間，就可以把操作數(shù)從存儲(chǔ)器中取出。第二條指令中的操作數(shù)是以非規(guī)則字的形式存放的，要用二個(gè)總線(xiàn)周期的時(shí)間，才可以把操作數(shù)從存儲(chǔ)器中取出。因此，執(zhí)行第一條指令所需的時(shí)間要比執(zhí)行第二條指令所需的時(shí)間少。
32位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器接口是16位的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)總線(xiàn)有32位，故有4個(gè)存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體占1GB存儲(chǔ)空間，存儲(chǔ)體選擇線(xiàn)通過(guò)字節(jié)允許線(xiàn)BE#0—BE#3實(shí)現(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)體要有獨(dú)立的寫(xiě)通信號(hào)。操作機(jī)理與8086微機(jī)系統(tǒng)基本一致。
參考文獻(xiàn)
[1] 沈美明.80X86匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2000.
[2] 周明德.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.
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