机器语言与汇编语言

机器语言是机器指令的集合，机器指令展开来讲就是一台机器可以正确执行的命令。早期程序设计均使用机器语言，程序员用打孔纸带将 0、1 编程的程序代码输入到计算机。机器语言很难辨识和记忆，于是诞生了汇编语言。

汇编语言的主体是汇编命令。汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。比如

操作：寄存器 BX 的内容送到 AX 中
机器指令：
1000100111011000
汇编指令：
mov ax, bx

程序员用汇编语言编写源程序，然后通过编译器将汇编指令转换成机器码，由计算机最终执行。

汇编语言发展至今，有以下 3 类指令组成：

1. 汇编指令：机器码的助记符，有对应机器码（核心）
2. 伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行
3. 其他符号：如 +、-、*、/ 等，由编译器识别，没有对应的机器码

存储器

CPU 控制整个计算机的运作并进行运算，而存储器则负责存放指令和数据。要学习汇编，必须先了解 CPU 读取/写入存储器的过程。

指令和数据

指令和数据在内存中没任何不同，都是二进制信息。同一二进制信息，可以解释成指令，也能解释成数据。比如：

1000100111011000 -> 89D8H（数据）
1000100111011000 -> mov ax,bx（指令）

存储单元

存储器被划分成若干个存储单元，每个存储单元从 0 开始按顺序编号，如图所示（一般采用十六进制）。每个存储单元可以存储一个 字节（Byte），一个字节根据不同机器，可能是 8、16、32、64 位（bit）

下面是一些容量换算：1KB = 1024B，1MB = 1024KB，1GB = 1024MB，1TB = 1024GB

CPU 要从内存中读取数据，必须指定存储单元的地址。就像写信一样，要知道对方住哪。同时，一台微机中，不一定只有存储器，还有其他可以存取数据的硬件，所以 CPU 还要指明是对哪个器件进行操作，以及进行哪种操作，读 or 写。所以 CPU 要进行读写，必须提供以下信息：

1. 存储单元的地址（地址信息）
2. 器件的选择，读或写的命令（控制信息）
3. 读或写的数据（数据信息）

CPU 是通过什么将上述三种信息送到存储器芯片中的呢？显然是导线。计算机中专门连接 CPU 和其他芯片的导向称为总线。根据传输的信息的不同，总线分为：

1. 地址总线
2. 控制总线
3. 数据总线

比如，CPU 要读取3号地址的数据。首先，通过地址总线将地址信息 3 发出；然后，CPU 通过控制总线发出内存读命令，选中存储器芯片，通知它从中读取数据；最后，存储器将 3号地址中的数据 8 通过数据线送入 CPU。（如图）

地址总线

CPU 通过地址总线来指定存储器单元，有 N 个地址总线，则说明最多可以对 $2^N$ 个存储单元进行寻址，我们称这个 CPU 的地址总线宽度为 N.

数据总线

数据总线和地址总线差不多。比如 8086 有 16 根数据线，则可一次传送 16 位数据，而8088 只有 8 根数据线，一次只能传送 8 位数据。

控制总线

CPU 通过控制总线来控制外部部件，控制总线越宽，控制能力越强。

内存地址空间

内存地址空间指的是 CPU 可寻到的内存单元。比如一个 CPU 地址总线宽度为 10，则可寻址 1KB，则这 1KB 内存单元即该 CPU 的内存地址空间。

但是这 1KB 不一定全部用来对内存进行寻址，因为 CPU 还要连接比如显卡、网卡，它们上面也有存储器，CPU 会把这些也当作“内存”来对待。这些所有空间组成一个逻辑存储器，这个总的存储器即内存地址空间。

8086 的地址总线宽度为 20，可以定位 $2^{20}$ 个内存单元，则 8086 的内存地址空间为 1MB