since 1946 all computers have had 5 componentsplw/assembly_language/... · 19-jun-06 assembly...

19-Jun-06 Assembly Language ([email protected]) 1

ระบบคอมพิวเตอรเบื้องตนระบบคอมพิวเตอรเบื้องตน

ปรีดาปรีดา เลิศพงศวิภูษณะเลิศพงศวิภูษณะplw@[email protected]

ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอรภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอรคณะวิศวกรรมศาสตรคณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร


ระบบระบบ Hardware Hardware ของคอมพิวเตอรของคอมพิวเตอร

รีจีสเตอรRegister

ALUArithmetic Logic Unit

หนวยควบคุมControl Unit

หนวยประมวลผลกลางCentral Processing Unit

หนวยแสดงผลOutput Unit

หนวยนําขอมลูเขาInput Unit

หนวยความจําMemory Unit


The Big PictureThe Big PictureSince 1946 all computers have had 5 components

Control

Datapath

Memory

ProcessorInput

Output


ระบบระบบ Hardware Hardware ของคอมพิวเตอรของคอมพิวเตอร

mailto:([email protected])





CPU Pentium 4CPU Pentium 4


Dual Core and Dual Core and HyperThreadHyperThread










Memory HierarchyMemory Hierarchy

DISK

MEMORY

CACHE

REGISTERSFaster

Slower Larger

Smaller


Processor PerformanceProcessor Performance TrendsTrends

Microprocessors

Minicomputers

Mainframes

Supercomputers

Year

0.1

1

10

100

1000

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000






ชนิดของชนิดของ SoftwareSoftwareSystem SoftwareSystem Application Program Interface (API)Application Software


ความสัมพันธของความสัมพันธของ Hardware Hardware และและ SoftwareSoftware

ระบบปฏิบัติการOperating System

คอมพิวเตอรComputer Hardware

ซอฟตแวรประยุกตApplication

ระบบเชื่อมตอSystem Application Program Interface

ซอฟตแวรประยุกตApplication

Basic Input Output System(BIOS)

Device Driver

User


What are What are ““Machine StructuresMachine Structures””??

I/O systemProcessor

CompilerOperating

System(Windows 98)

Application (Netscape)

Digital DesignCircuit Design

Instruction SetArchitecture

Datapath & Control

transistors

MemoryHardware

Software Assembler


Levels of RepresentationLevels of RepresentationHigh Level Language

Program

Assembly Language Program

Machine Language Program

Control Signal Specification

Compiler

Assembler

Machine Interpretation

temp = v[k];v[k] = v[k+1];v[k+1] = temp;

lw $15, 0($2)lw $16, 4($2)sw $16, 0($2)sw $15, 4($2)0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 1000

1010 1111 0101 1000 0000 1001 1100 0110 1100 0110 1010 1111 0101 1000 0000 1001 0101 1000 0000 1001 1100 0110 1010 1111

°°

ALUOP[0:3] <= InstReg[9:11] & MASK






Execution CycleExecution CycleInstruction

Fetch

InstructionDecode

OperandFetch

Execute

ResultStore

NextInstruction

Obtain instruction from program storage

Determine required actions and instruction size

Locate and obtain operand data

Compute result value or status

Deposit results in storage for later use

Determine successor instruction


From Sand to SupercomputersFrom Sand to Supercomputers

PC System:PCBs, Hardware,

& Software

PrintedCircuit Board:

≈8-16 ICs + wires

Cell:≈2-16 gatesLogic Gate:

≈2-8 MOSFETs

MOSFETtransistor

≈ < 1μ2 of Si and Metal

Integrated Circuit:≈8-16 Modules

in a “Chip”

Sand (SiO2)

Electrons

Module:≈1K-10K Cells

The Net≈ 50M PCs

working together








ระบบเลขจํานวนระบบเลขจํานวน




ความหมายของตัวเลขในหลักตางความหมายของตัวเลขในหลักตาง ๆๆเลขฐานสิบ

12.34 = (1 x 101) + (2 x 100) + (3 x 10-1) + (4 x 10-2)= 10 + 2 + 0.3 + 0.04

เลขฐานสอง101.012 = (1 x 22) + (0 x 21) + (1 x 20) + (0 x 2-1) + (1 x 2-2)

= 4 + 0 + 1 + 0 + 0.25= 5.25


การแปลงเลขฐานสิบเปนฐานสองการแปลงเลขฐานสิบเปนฐานสองเปลี่ยนคา 1310 ใหเปนเลขฐานสอง

132

6 เศษ 12

3 เศษ 02

1 เศษ 12

0 เศษ 1

1310 = 11012


การแปลงเลขฐานสิบเปนฐานสองการแปลงเลขฐานสิบเปนฐานสองเปลี่ยนคา 0.2510 ใหเปนเลขฐานสอง

0.25

2

0.50

X

2

1.00

X

0.012

0.2510 = 0.012






การบวกและลบเลขฐานสองการบวกและลบเลขฐานสองการบวกn บวกเลข 1011.1012 กับ 110.0112


การบวกและลบเลขฐานสองการบวกและลบเลขฐานสองการลบn ลบเลข 1001.11 กับ 101.1


การคูณและหารเลขฐานสองการคูณและหารเลขฐานสองการคูณn คูณเลขฐานสอง 1.01 x 10.1


การคูณและหารเลขฐานสองการคูณและหารเลขฐานสองการหารn หารเลขฐานสอง 11001 ÷ 101

01 0 1

00 0

1 0 1

1

0

1 0 1

1 0 1

1 0

101

101






เลขฐานแปดและเลขฐานสิบหกเลขฐานแปดและเลขฐานสิบหกเลขฐานสิบ เลขฐานสอง เลขฐานแปด เลขฐานสิบหก

0 0000 0 01 0001 1 12 0010 2 23 0011 3 34 0100 4 45 0101 5 56 0110 6 67 0111 7 78 1000 10 89 1001 11 9

10 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F


เลขฐานสองและเลขฐานสิบหกเลขฐานสองและเลขฐานสิบหกจัดกลุมเลขฐานสองเปนชุดๆ ชุด 4 บิต โดยนบัจากบิตขวาสดุที่เปนเลขที่มีนัยสาํคัญต่ําที่สุดถาจําเปนใหเติมศนูยดานหนาเพื่อใหครบ 4 บิตแปลงเลขแตละชดุใหเปนเลขฐานสิบหกโดยเริม่จาก 0 - 9 และ A - F


บิตบิต,, ไบตไบต,, นิบเบิลนิบเบิล,, เวิรดเวิรด


Character DataCharacter DataAmerican Standard Code for Information Interchange (ASCII)n a 7-bit binary code for a set of 128 charactersn usually occupy a byte of storagew leading bit may be ignored or used differently by various programs

n a sequence of bytes containing ASCII codes is referred to as an ASCII string






การแทนคาเลขลบในระบบฐานสองการแทนคาเลขลบในระบบฐานสอง2’ Complement

0011 = 3, 1101 = -30101 = 5, 1011 = -5

Sign and Magnitude

0011 = 3, 1011 = -30101 = 5, 1101 = -5

* หมายเหตุ: เลขท้ังหมดเปนเลขขนาด 4 บิต *


ขอกําหนดของขอกําหนดของ 22’’ComplementComplementตองกําหนดจํานวนบิตสูงสุดที่ใชงาน (บิตที่ลนออกมาในการคํานวณ จะ

หายไป)ใชบตินัยสําคัญสงูสุดเปนตัวบอกเครื่องหมายเลขที่ตรงกนัขามจะตองบวกกันไดศูนย


TwoTwo’’s Complement Sign Changes Complement Sign ChangeThe 2’s Complement codes for x and -x add to a power of 2n 8-bit code: c+(-c)=28

n 16-bit code: c+(-c)=216

(-c)=2n-c=[(2n-1)-c]+1n Note that (2n-1) is 1111..1b, making

subtraction a cinch!n Roles of (-c) and c can be reversed

Change Sign Rule In Subtract from 2n

Change Sign Rule IIn Flip all the bitsn Add 1

Change Sign Rule IIIn Scan right to left to the first bit with

value 1n Flip all bits to its left


เลขเลข BCDBCD

0 0 1 1 0 1 1 01 หลัก 1 หลัก

= 36

00110110 + 00011001 = 0101010100110110 - 00011001 = 00010111






IEEE754IEEE754SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM

(-1 * S)1.M * 2E-B

B = 127 (กรณีของ 32 bit)0 10000000 0100000000000000000000= (-1*0)1.01 * 2 128 - 127

= 2.5


Storage Sizes and RangesStorage Sizes and RangesUnsigned Integer

Byten 0 to 255

Wordn 0 to 65,535

Doublewordn 0 to 4,294,967,295

Quadwordn 0 to 18,446,744,073,709,551,615

Signed (2’s Complement Code)Byten -128 to 127

Wordn -32,768 to 32,767

Doublewordn -2,147,483,648 to 2,147,483,647

Quadwordn -9,223,372,036,854,775,808 to

9,223,372,036,854,775,807


ภาษาสําหรับเขียนโปรแกรมภาษาสําหรับเขียนโปรแกรม




ภาษาสําหรับเขียนโปรแกรมภาษาสําหรับเขียนโปรแกรมภาษาระดับต่ําn ภาษาเครื่อง, ภาษาแอสเซมบลี

ภาษาระดับสูงn ภาษา C, C++, C#, Javan ภาษา Basic, Visual Basicn ภาษาฟอรแทรน, COBOL






การแปลภาษาคอมพิวเตอรการแปลภาษาคอมพิวเตอรใชแปลภาษาจากระดับสูงไปสูระดับต่ําn Compilern Interpretern Just In Time Complierใชแปลภาษาแอสเซมบลไีปเปนภาษาเครื่องn แอสเซมเบลอร


ขอดีและขอเสียของภาษาแอสเซมบลีขอดีและขอเสียของภาษาแอสเซมบลีขอดีn สามารถเขียนโปรแกรมใหมีขนาดเล็กที่สุดn โปรแกรมที่ไดสามารถทํางานดวยความเร็วสูงn สามารถเขียนโปรแกรมจัดการกับฮารดแวรไดโดยตรงขอเสียn เขียนโปรแกรมไดยากn แกไขโปรแกรมลําบากn ไมมีโครงสรางขอมูลระดับสูง เชน Array, Objectn ไมสามารถนําโปรแกรมที่สรางขึ้นไปใชกับเครื่องตาง CPU ได



since 1946 all computers have had 5 componentsplw/assembly_language/... · 19-jun-06 assembly...

Documents