匯編偽指令EVEN操作機(jī)理的問題分析論文
匯編語言屬于低級語言范疇，是一種面向機(jī)器的、功能很強(qiáng)的程序設(shè)計語言。它具有目標(biāo)代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)。
匯編語言指令是機(jī)器指令的一種符號表示，不同類型的CPU就有不同的機(jī)器指令系統(tǒng)，也就有不同的匯編語言。除了同系列、不同型號CPU之間的匯編語言程序有一定程度的可移植性之外，其他不同類型CPU之間的匯編語言程序是無法移植的。
正因為匯編語言具有“與機(jī)器相關(guān)性”的特性，程序員使用匯編語言編寫程序時，可以對機(jī)器內(nèi)部的各種資源進(jìn)行合理的安排，編寫出高效且需要對機(jī)器硬件精確控制的程序。所以掌握計算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)對學(xué)習(xí)匯編語言具有很大幫助。
在學(xué)習(xí)《匯編語言程序設(shè)計》課程時，有一條對準(zhǔn)偽指令EVEN，其作用就是將下一個字節(jié)的地址設(shè)置為偶數(shù)，并且指出一個字的地址最好從偶地址開始。但其原因卻并沒有過多給以說明。因此，學(xué)生對它的功能比較茫然，為了充分說明該偽指令的功能，該文從8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲器組織結(jié)構(gòu)著手，詳細(xì)闡述這個問題。
1 存儲器中的數(shù)據(jù)組織
在計算機(jī)系統(tǒng)中，作為一個整體存入或取出內(nèi)存儲器的數(shù)據(jù)稱為“存儲字”。例如：8位計算機(jī)的存儲字是8位字長(1個字節(jié));16位計算機(jī)的存儲字是16位字長(2個字節(jié))……
對于內(nèi)存儲器的字長(一個存儲單元所包含二進(jìn)制代碼的個數(shù))，如果和主機(jī)的字長相同，則一個存儲單元存放一個存儲字，存儲字的地址就是存儲單元的地址，這種存儲器稱為“字編址結(jié)構(gòu)”。但在微機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存儲器一般都是以字節(jié)作為基本存儲單元。這樣，對16位字長以及16位以上字長的計算機(jī)，一個存儲字將被存放在幾個連續(xù)的存儲單元中，這種存儲器稱為“字節(jié)編址結(jié)構(gòu)”。
2 8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲器組織結(jié)構(gòu)
8086 CPU有16條數(shù)據(jù)線，20條地址線，可直接尋址1M字節(jié)的內(nèi)存儲器地址空間，而這1M字節(jié)的存儲器地址空間是按字節(jié)順序排列的。由于8086是16位的微型計算機(jī)，而在16微機(jī)系統(tǒng)中，CPU除了可以對一個字節(jié)(8位)操作外，還可以進(jìn)行一個字(16位)的操作。為了能滿足一次訪問一個整字又能訪問一個字節(jié)的要求，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，1M字節(jié)的存儲器地址空間實際分成兩個512K字節(jié)的存儲體——“偶存儲體”和“奇存儲體”。兩個存儲體之間采用字節(jié)交叉編址方式。
對于任何一個存儲體，只需要19條地址線(A19—A1)就可以直接尋址，剩下1條地址線(A0)用來區(qū)分當(dāng)前訪問的是哪一個存儲體，A0=0時，表示訪問的是偶存儲體;A0=1時，表示訪問的是奇存儲體。
在8086微機(jī)系統(tǒng)中，讀寫一個字節(jié)的信息時，可以直接采用上述方法進(jìn)行操作，但讀寫一個整字的信息時，則需要同時訪問兩個存儲體，在這種情況下，若只用A0的取值來控制讀寫操作顯然就不行了。為此，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，又增加一個總線高位有效控制信號。當(dāng)有效時(低電平有效)，選定奇存儲體，體內(nèi)地址由A19—A1確定;當(dāng)A0=0時，選定偶存儲體，體內(nèi)地址同樣由A19—A1確定。奇存儲體和數(shù)據(jù)總線高8位(D15—D8)連接，偶存儲體和數(shù)據(jù)總線低8位(D7—D0)連接。有時候，奇存儲體稱為高字節(jié)存儲體，偶存儲體稱為低字節(jié)存儲體。因此，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，允許CPU訪問任何一個存儲體，讀寫一個字節(jié)的信息或同時訪問兩個存儲體讀寫一個整字的信息。
3 8086微機(jī)系統(tǒng)的存儲器讀/寫操作
8086CPU訪問存儲器時，在一個總線周期內(nèi)，既可以訪問一個字節(jié)，也可以訪問一個整字。
(1)字節(jié)訪問。
當(dāng)8086CPU訪問一個字節(jié)信息時，可以分為兩種情況：
�、偃绻L問的字節(jié)是偶地址，則數(shù)據(jù)總線低8位(D7—D0)和偶存儲體之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
�、谌绻L問的字節(jié)是奇地址，則數(shù)據(jù)總線高8位(D15—D8)和奇存儲體之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
由上可以看出，無論哪種情況，在一個總線周期內(nèi)，都可以完成訪問一個字節(jié)的操作。
(2)整字訪問。
從上表可見，8086CPU能同時訪問奇存儲體和偶存儲體中的一個字節(jié)，以組成一個16位存儲字。此時，也有兩種情況：
�、偃绻L問的一個字的低8位字節(jié)存放在偶存儲體中，高8位字節(jié)存放在奇存儲體中，以這種方式存放的一個字稱為規(guī)則字。從上面分析可知，這時不需要字節(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)過一個總線周期就可完成對一個規(guī)則字的訪問。
②如果要訪問的一個字的高8位字節(jié)存放在偶存儲體中，低8位字節(jié)存放在奇存儲體中，以這種方式存放的一個字稱為非規(guī)則字。從上面分析可知，這時需要字節(jié)交換，才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因而，需要經(jīng)過兩個總線周期才可完成對一個非規(guī)則字的訪問。
對于以非規(guī)則字方式存放的一個字的操作過程是這樣的(以寫操作為例)：在第一個總線周期內(nèi)，送出奇地址(A0=1)，同時發(fā)出=0信號，然后由8086 CPU把該字的低8位傳送到數(shù)據(jù)總線的高8位(注意：此時發(fā)生了字節(jié)交換)，寫入存儲器的奇存儲體;然后，在第二個總線周期內(nèi)，8086 CPU又發(fā)出一個由該奇地址加1的偶地址，此時A0=0，=1，8086 CPU把該字的高8位傳送到數(shù)據(jù)總線的低8位(注意：此時又發(fā)生了字節(jié)交換)，寫入存儲器的偶存儲體。這樣，經(jīng)過二次存儲器訪問，才能把一個非規(guī)則字寫入存儲器的奇地址字單元。
4 結(jié)語
通過上面的分析，我們說可以得到如下的結(jié)論，在8086微機(jī)系統(tǒng)中，對于按字的讀寫操作(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器中，這樣，可以在一個總線周期內(nèi)，完成一個字的讀寫操作，否則的話就需要用二個總線周期，從而使指令的執(zhí)行時間延長。因此，在編寫匯編語言源程序時，涉及到操作多字的時候，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始，既使該字成為規(guī)則字。
對于16位微機(jī)系統(tǒng)中，一個字存入存儲器要占有相繼的兩個字節(jié)，存放時，低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址，這樣兩個字節(jié)單元就構(gòu)成了一個字單元，字單元的地址采用它的低地址來表示。
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，用一個總線周期的時間，就可以把操作數(shù)從存儲器中取出。第二條指令中的操作數(shù)是以非規(guī)則字的形式存放的，要用二個總線周期的時間，才可以把操作數(shù)從存儲器中取出。因此，執(zhí)行第一條指令所需的時間要比執(zhí)行第二條指令所需的時間少。
32位微機(jī)系統(tǒng)中存儲器接口是16位的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)總線有32位，故有4個存儲體，每個存儲體占1GB存儲空間，存儲體選擇線通過字節(jié)允許線BE#0—BE#3實現(xiàn)，每個存儲體要有獨(dú)立的寫通信號。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匯編語言程序設(shè)計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2000.
[2] 周明德.微型計算機(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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