1、机器语言和汇编语言

机器语言是机器指令的集合。机器指令展开来说就是一个可以正确执行的命令，电子计算机的机器指令是一列二进制数字，计算机将之转变为一列高低电平，以使计算机的电子器件受到驱动，进行计算。

在我们通常的PC中，有一个芯片来完成上面的计算机的功能。这个芯片就是我们常说的CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)。

每一种微处理器，由于硬件设计和内部结构的不同，就需要用不同的电平脉冲来控制，使它工作。所以每一种微处理器都有自己的机器指令集，也就是机器语言。

由于机器语言书写和记忆都比较麻烦，所以产生了汇编语言。汇编语言的主体是汇编指令。汇编指令和机器指令的差别在于指令的表示方法上。汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。

//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

汇编语言出现以后，程序员使用汇编指令编写程序。但是计算机能读懂的只有机器指令，所以需要有一个能够将汇编指令转换成机器指令的翻译程序，我们称之为编译器。程序员用汇编语言写出源程序，再用汇编编译器将其编译为机器码，由计算机最终执行。过程如下图。

那么，汇编语言的指令有哪些呢？一共有三类：

(1)汇编指令: 机器码的助记符，有对应的机器码。

(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。

汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。

2、CPU是怎么工作的

CPU是计算机的核心部件，控制整个计算机的运作并进行运算。要想让一个CPU工作，就必须向它提供指令和数据。指令和数据在存储器中存放，也就是常说的内存，离开了内存，性能再好的CPU也无法工作。磁盘不同于内存，磁盘上的数据或程序如果不读到内存，就无法被CPU使用。所以我们首先需要了解CPU如何从内存中读取信息和写入信息。

存储器被划分为若干个存储单元，每个存储单元从0开始顺序编号。一个存储单元是一个Byte，一个Byte是8个bit，就是8位，也就是8个0/1值，例如10001111就是一个Byte。

在内存和磁盘上，数据和指令没有任何区别，都是0/1二进制信息，关键是CPU在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据，为同样的信息赋予了不同的意义。

CPU要想进行数据的读写，必须和外部部件(标准的说法是芯片)进行下面3类信息的交互。

a) 存储单元的地址(地址信息)

b) 器件的选择，读或写的命令(控制信息)

c) 读或写的数据(数据信息)

CPU从内存中读取数据，就要将地址、数据和控制信息传到内存芯片中。在计算机中专门有连接CPU和其他芯片的导线，通常称为总线，根据传送信息的不同，从逻辑上分为地址总线、控制总线和数据总线3类。

例如CPU从3号单元中读取数据的过程如下。

1) CPU通过地址线将地址信息3发出。

2) CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储区芯片，并通知它，将要从中读取数据。

3) 存储器将3号单元中的数据8通过数据线送入CPU。

写操作与读操作类似，例如向3号单元写入数据26。

1）CPU通过地址线将地址信息3发出。

2）CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储区芯片，并通知它，将要从中写入数据。

3）CPU通过数据线将数据26送入内存的3号单元中。

到此我们知道了CPU是如何进行数据读写的，那么如何命令计算机进行数据读写呢？答案就是向CPU输入能够驱动它进行工作的电平信息(机器码)。

例如对于8086CPU，下面的机器码能够完成从3号单元读数据

机器码:                  101000010000001100000000对应的汇编指令             MOV AX,[3]
含义:                    从3号单元读取数据送入寄存器AX

一个CPU有N根地址线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。这样的CPU最多可以寻找2的N次方个内存单元。

数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。8根数据总线一次可传送一个8位二进制数据，16根数据总线一次可传送两个字节。

控制总线是一些不同控制线的集合，有多少根控制总线，就意味着CPU提供了对外部器件的多少种控制。所以控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。

计算机系统中，所有可以用程序控制其工作的设备，必须受到CPU的控制。CPU对外部设备不能直接控制，直接控制这些设备进行工作的是插在扩展插槽上的接口卡。扩展插槽通过总线和CPU相连，所以接口卡也通过总线同CPU相连。CPU可以直接控制这些接口卡，从而实现CPU对外设的间接控制。简言之，就是CPU通过总线向接口卡发送命令，接口卡根据CPU的命令控制外设进行工作。

一台PC机装有多个存储器芯片，它们从读写属性上分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM),RAM可读可写，但必须带电存储，关机后存储的内容丢失，ROM只能读取不能写入，关机后其中的内容不丢失。这些存储器从功能和连接上可分为以下几类。

1)随机存储器

　　用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据，主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成，装在主板上RAM和插在扩展插槽上的RAM。

2)装有BIOS(Basic Input/Output System,基本输入输出系统)的ROM

　　BIOS是由主板和各类接口卡厂商提供的软件系统，可以通过它利用该硬件设备进行最基本的输入输出。

3）接口卡上的RAM

　　某些接口卡需要对大批量输入输出数据进行暂时存储，在其上装有RAM。最典型的是显示卡上的RAM，一般称为显存。

　　　　　　　　　　　　　　　　PC机中各类存储器的逻辑连接

上述的存储器，在物理上是独立的器件，但是都是和CPU的总线相连，CPU对它们进行读写的时候都通过控制线发出内存读写命令。也就是说，CPU在操控它们的时候，把它们都当作内存对待。也就是说，对于CPU而言，系统中的所有存储器中的存储单元处于一个统一的逻辑存储器中，它的容量受CPU寻址能力的限制。如下图所示。

所以，我们在基于一个计算机硬件系统编程的时候，必须知道这个系统中的内存地址空间分配情况。因为当我们想在某类存储器中读写数据的时候，必须知道它的第一个单元的地址和最后一个单元的地址，才能保证读写操作是在预期的存储器中进行。

不同计算机系统的内存地址空间的分配情况是不同的，下图展示了8086PC机内存地址空间分配的基本情况。

上图表示，从地址0～9FFFF的内存单元读取数据，实际上就是在读取主随机存储器中的数据；向地址A0000～BFFFF的内存单元写数据，就是想显存中写入数据，这些数据会被显示卡输出到显示器上；向地址C0000~FFFFF的内存单元中写入数据的操作是无效的，因为这等于改写只读存储器中的内容。