Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина»

В.Н. ЛОКТЮХИН

АРХИТЕКТУРА

КОМПЬЮТЕРА в 2 книгах

ОСНОВЫ

ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА АССЕМБЛЕРЕ IBM PC

Книга 2

Учебное пособие

Рекомендовано УМО по специальностям педагогического образования

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности 050202.65 (030100) – информатика

Рязань 2008

ВВЕДЕНИЕ

Цель учебного пособия – изложение аспектов архитектуры компьютера, которая представлена функциями его аппаратных средств, доступных для их программирования. К ним относятся: регистровая модель компьютера, система машинных операций (команд) и основы их выполнения, форматы команд и данных, режимы их адресации. При этом учитывается, что с позиции программиста программная архитектура компьютера – это представление его функций, необходимое для программирования на ассемблере как машинно-ориентирован- ном языке программирования. Для данного языка характерно описание программы в виде последовательности операторов, где каждому командному оператору соответствует только одна машинная команда процессора конкретной машины, на которую сориентировано выполнение программы на ассемблере.

С учетом этого рассмотрение операционных функций компьютера на самом низшем машинном уровне предлагается в данном пособии осуществлять в тесной взаимосвязи с изучением основ программирования на ассемблере как эффективного средства, поддерживающего освоение этой части архитектуры через разработку и отладку программ с иллюстрацией их выполнения на уровне команд (операций) конкретного типа компьютера.

Технология обучения на основе этой концепции заключается в следующем. Поэтапно от разработки простых программ (например, линейных с применением простых команд) к разработке более сложных (например, циклических с командами переходов) происходит постепенное освоение понятий архитектуры, тесно связанных с ассемблером. С учетом этой технологии выстроена последовательность представления материалов и определен порядок выполнения практических и лабораторных занятий, темы которых даны в приложении 7 с указанием разделов книги с информацией для их выполнения. При этом развиваются такие важные общие компетенции, как основы умений проектировать программные продукты и профессиональной работы на персональном компьютере.

Для их осуществления в пособии даются элементы языка ассемблера, его системное программное обеспечение, приемы создания программ, а также система машинных операций (команд) процессора на примере i80x86, основы их выполнения, форматы команд и данных, режимы их адресации как компоненты и ассемблера, и программной архитектуры компьютера.

3

1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ И ВЫПОЛНЕНИЕ АРИФ- МЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ В ЭВМ

1.1. Системы счисления, применяемые в ЭВМ

Система счисления (СС) – это совокупность цифр (символов) и правил для обозначения чисел. При программировании используются позиционные СС. В них значение цифры зависит от ее местоположения в записи числа. Дадим сокращенную и развернутую запись десятичного числа:

а) cокращенная запись десятичного числа Х = 232,12:

Разряды i: 2 1 0 -1 -2

Х = 2 3 2, 1 2 ;

б) развернутая запись десятичного числа Х = 232,12: Х = 2×102 + 3×101 + 2×100 + 1×10–1 + 2×10–1 .

Основанием системы счисления q называется число, показывающее, во сколько раз увеличивается значение цифры в числе при смещении ее на одну позицию влево. С учетом этого определения q-ичная запись числа Хq имеет вид:

m–1

Хq = am–1am–2…a1a0,a–1…a-n = åaiqi, i=–n

где aiÎ{0, 1, 2,…, q–1} – цифры q-й СС. Число цифр ai равно q.

1. Двоичная система счисления

Основание q = 2. Цифры aiÎ{0,1}.

Достоинства, которые привели к широкому применению двоичной системы счисления в ЭВМ:

а) простота выполняемых операций сложения и умножения:

б) простота технической реализации элементов и устройств, используемых для хранения двоичных слов и выполнения над ними арифметических операций;

в) тесная взаимосвязь с алгеброй логики. Недостаток: длинная, нудная запись двоичного числа.

4