匯編偽指令EVEN操作機理的問(wèn)題分析論文
匯編語(yǔ)言屬于低級語(yǔ)言范疇，是一種面向機器的、功能很強的程序設計語(yǔ)言。它具有目標代碼簡(jiǎn)短，占用內存少，執行速度快等優(yōu)點(diǎn)。
匯編語(yǔ)言指令是機器指令的一種符號表示，不同類(lèi)型的CPU就有不同的機器指令系統，也就有不同的匯編語(yǔ)言。除了同系列、不同型號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。
正因為匯編語(yǔ)言具有“與機器相關(guān)性”的特性，程序員使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，可以對機器內部的各種資源進(jìn)行合理的安排，編寫(xiě)出高效且需要對機器硬件精確控制的程序。所以掌握計算機系統的硬件結構對學(xué)習匯編語(yǔ)言具有很大幫助。
在學(xué)習《匯編語(yǔ)言程序設計》課程時(shí)，有一條對準偽指令EVEN，其作用就是將下一個(gè)字節的地址設置為偶數，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微機系統的存儲器組織結構著(zhù)手，詳細闡述這個(gè)問(wèn)題。
1 存儲器中的數據組織
在計算機系統中，作為一個(gè)整體存入或取出內存儲器的數據稱(chēng)為“存儲字”。例如：8位計算機的存儲字是8位字長(cháng)(1個(gè)字節);16位計算機的存儲字是16位字長(cháng)(2個(gè)字節)……
對于內存儲器的字長(cháng)(一個(gè)存儲單元所包含二進(jìn)制代碼的個(gè)數)，如果和主機的字長(cháng)相同，則一個(gè)存儲單元存放一個(gè)存儲字，存儲字的地址就是存儲單元的地址，這種存儲器稱(chēng)為“字編址結構”。但在微機系統中，內存儲器一般都是以字節作為基本存儲單元。這樣，對16位字長(cháng)以及16位以上字長(cháng)的計算機，一個(gè)存儲字將被存放在幾個(gè)連續的存儲單元中，這種存儲器稱(chēng)為“字節編址結構”。
2 8086微機系統的存儲器組織結構
8086 CPU有16條數據線(xiàn)，20條地址線(xiàn)，可直接尋址1M字節的內存儲器地址空間，而這1M字節的存儲器地址空間是按字節順序排列的。由于8086是16位的微型計算機，而在16微機系統中，CPU除了可以對一個(gè)字節(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)字節的要求，在8086微機系統中，1M字節的存儲器地址空間實(shí)際分成兩個(gè)512K字節的存儲體——“偶存儲體”和“奇存儲體”。兩個(gè)存儲體之間采用字節交叉編址方式。
對于任何一個(gè)存儲體，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)區分當前訪(fǎng)問(wèn)的是哪一個(gè)存儲體，A0=0時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)的是偶存儲體;A0=1時(shí)，表示訪(fǎng)問(wèn)的是奇存儲體。
在8086微機系統中，讀寫(xiě)一個(gè)字節的信息時(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微機系統中，又增加一個(gè)總線(xiàn)高位有效控制信號。當有效時(shí)(低電平有效)，選定奇存儲體，體內地址由A19—A1確定;當A0=0時(shí)，選定偶存儲體，體內地址同樣由A19—A1確定。奇存儲體和數據總線(xiàn)高8位(D15—D8)連接，偶存儲體和數據總線(xiàn)低8位(D7—D0)連接。有時(shí)候，奇存儲體稱(chēng)為高字節存儲體，偶存儲體稱(chēng)為低字節存儲體。因此，在8086微機系統中，允許CPU訪(fǎng)問(wèn)任何一個(gè)存儲體，讀寫(xiě)一個(gè)字節的信息或同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)存儲體讀寫(xiě)一個(gè)整字的信息。
3 8086微機系統的存儲器讀/寫(xiě)操作
8086CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲器時(shí)，在一個(gè)總線(xiàn)周期內，既可以訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節，也可以訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)整字。
(1)字節訪(fǎng)問(wèn)。
當8086CPU訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節信息時(shí)，可以分為兩種情況：
�、偃绻L(fǎng)問(wèn)的字節是偶地址，則數據總線(xiàn)低8位(D7—D0)和偶存儲體之間直接進(jìn)行數據傳送。
�、谌绻L(fǎng)問(wèn)的字節是奇地址，則數據總線(xiàn)高8位(D15—D8)和奇存儲體之間直接進(jìn)行數據傳送。
由上可以看出，無(wú)論哪種情況，在一個(gè)總線(xiàn)周期內，都可以完成訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節的操作。
(2)整字訪(fǎng)問(wèn)。
從上表可見(jiàn)，8086CPU能同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)奇存儲體和偶存儲體中的一個(gè)字節，以組成一個(gè)16位存儲字。此時(shí)，也有兩種情況：
�、偃绻L(fǎng)問(wèn)的一個(gè)字的低8位字節存放在偶存儲體中，高8位字節存放在奇存儲體中，以這種方式存放的一個(gè)字稱(chēng)為規則字。從上面分析可知，這時(shí)不需要字節交換地址交叉，直接就可以進(jìn)行數據傳送。因而，只需經(jīng)過(guò)一個(gè)總線(xiàn)周期就可完成對一個(gè)規則字的訪(fǎng)問(wèn)。
�、谌绻L(fǎng)問(wèn)的一個(gè)字的高8位字節存放在偶存儲體中，低8位字節存放在奇存儲體中，以這種方式存放的一個(gè)字稱(chēng)為非規則字。從上面分析可知，這時(shí)需要字節交換，才可以進(jìn)行數據傳送。因而，需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)總線(xiàn)周期才可完成對一個(gè)非規則字的訪(fǎng)問(wèn)。
對于以非規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，送出奇地址(A0=1)，同時(shí)發(fā)出=0信號，然后由8086 CPU把該字的低8位傳送到數據總線(xiàn)的高8位(注意：此時(shí)發(fā)生了字節交換)，寫(xiě)入存儲器的奇存儲體;然后，在第二個(gè)總線(xiàn)周期內，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位傳送到數據總線(xiàn)的低8位(注意：此時(shí)又發(fā)生了字節交換)，寫(xiě)入存儲器的偶存儲體。這樣，經(jīng)過(guò)二次存儲器訪(fǎng)問(wèn)，才能把一個(gè)非規則字寫(xiě)入存儲器的奇地址字單元。
4 結語(yǔ)
通過(guò)上面的分析，我們說(shuō)可以得到如下的結論，在8086微機系統中，對于按字的讀寫(xiě)操作(比如字數組)，應盡可能地使要操作的數據，以規則字的方式存放在存儲器中，這樣，可以在一個(gè)總線(xiàn)周期內，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，從而使指令的執行時(shí)間延長(cháng)。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，既使該字成為規則字。
對于16位微機系統中，一個(gè)字存入存儲器要占有相繼的兩個(gè)字節，存放時(shí)，低位字節存入低地址，高位字節存入高地址，這樣兩個(gè)字節單元就構成了一個(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是以規則字的形式存放的，用一個(gè)總線(xiàn)周期的時(shí)間，就可以把操作數從存儲器中取出。第二條指令中的操作數是以非規則字的形式存放的，要用二個(gè)總線(xiàn)周期的時(shí)間，才可以把操作數從存儲器中取出。因此，執行第一條指令所需的時(shí)間要比執行第二條指令所需的時(shí)間少。
32位微機系統中存儲器接口是16位的擴展，數據總線(xiàn)有32位，故有4個(gè)存儲體，每個(gè)存儲體占1GB存儲空間，存儲體選擇線(xiàn)通過(guò)字節允許線(xiàn)BE#0—BE#3實(shí)現，每個(gè)存儲體要有獨立的寫(xiě)通信號。操作機理與8086微機系統基本一致。
參考文獻
[1] 沈美明.80X86匯編語(yǔ)言程序設計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2000.
[2] 周明德.微型計算機系統原理及應用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.
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