什么是汇编语言

  • 汇编语言是最接近机器语言的编程语言，引用百科中的一段话解释为：
    • 汇编语言（assembly language）是一种用于电子计算机、微处理器、微控制器或其他可编程器件的低级语言，亦称为符号语言。在汇编语言中，用助记符代替机器指令的操作码，用地址符号或标号代替指令或操作数的地址。汇编语言又被称为第二代计算机语言。

汇编语言产生的原因

  • 解决二进制编码的可读性问题。

汇编与二进制的关系

  • 换句话来说，汇编语言就是把给机器看的二进制编码翻译成人话，汇编指令是机器指令的助记符，与机器指令是一一对应的关系，是一种便于阅读和记忆的书写格式。有效地解决了机器指令编写程序难度大的问题，并且使用编译器，可以很方便的把汇编程序转译成机器指令程序，

寄存器

  • 说到汇编指令不得不提到寄存器，寄存器本身是用来存数据的，因为 CPU 本身只负责逻辑运算，数据需要单独储存在其他的地方，但是对于不熟悉寄存器的人来说会有疑惑，数据不是存在硬盘上吗？或者说数据不是存在内存中吗？这些想法都没错，那么寄存器是用来做什么的呢？

寄存器作用

  • 其实硬盘、内存都是用来存储数据的，但是 CPU 的运算速度远高于内存的读写速度，更不用说从硬盘上取数据了，所以为了避免被拖慢速度影响效率，CPU 都自带一级缓存和二级缓存，一些 CPU 甚至增加了三级缓存，从这些缓存中读写数据要比内存快很多，但是还是无法使用飞速运转的 CPU，所以才会有寄存器的存在。

  • 寄存器不是后来增加的，在最初的计算中就已经设计出来，相比而言，多级缓存出现的更晚一些，通常那些最频繁读写的数据都会被放在寄存器里面，CPU 优先读写寄存器，再通过寄存器、缓存跟内存来交换数据，达到缓冲的目的，因为可以通过名称访问寄存器，这样访问速度是最快的，因此也被称为零级缓存。

存取速度比较

  • 通过上面的叙述我们可以知道存取速度从高到低分别是: 寄存器 > 1级缓存 > 2级缓存 > 3级缓存 > 内存 > 硬盘，关于它们的存取速度，举个例子很容易就能明白了，比如我们做菜（CPU工作）时，取手中（寄存器）正拿着的肉和蔬菜肯定是最快的，如果没有就需要把案板上（1级缓存）处理好的菜拿过来，如果案板上没有就在更远一点的洗菜池（2级缓存）中找一找，还没找到的话就要到冰箱（3级缓存）中看一看了，这时发现家里真没有，那去楼下的菜店（内存）去买点吧，转了一圈发现没有想要的，最后还是开车去农贸市场（硬盘）买吧。

  • 通过上面这个例子应该能明白它们的速度关系了，既然缓存这么快，为什么不用缓存代替内存，或者将2、3级缓存都换成1级缓存呢？这里边有一个成本问题，速度越快对应着价格越高，如果你买过机械硬盘和固态硬盘应该很容易就理解了。

寄存器分类

  • 常用的 x86 CPU 寄存器有8个：EAX 、EBX、ECX、EDX、EDI、ESI、EBP、ESP，据说现在寄存器总数已经超过100个了，等我找到相关资料再来补充，上面这几个寄存器是最常用的，这些名字也常常出现在汇编的代码中。

  • 我们常说的32位、64位 CPU 是指数据总线的宽度或根数，而寄存器是暂存数据和中间结果的单元，因此寄存器的位数也就是处理数据的长度与数据总线的根数是相同的，所以32位 CPU 对应的寄存器也应该是32位的。

常用寄存器用途

  • 上面提到大8个寄存器都有其特定的用途，我们以32位 CPU 为例简单说明下这些寄存器的作用，整理如下表：
寄存器 含义 用途 包含寄存器
EAX 累加(Accumulator)寄存器 常用于乘、除法和函数返回值 AX(AH、AL)
EBX 基址(Base)寄存器 常做内存数据的指针, 或者说常以它为基址来访问内存. BX(BH、BL)
ECX 计数器(Counter)寄存器 常做字符串和循环操作中的计数器 CX(CH、CL)
EDX 数据(Data)寄存器 常用于乘、除法和 I/O 指针 DX(DH、DL)
ESI 来源索引(Source Index)寄存器 常做内存数据指针和源字符串指针 SI
EDI 目的索引(Destination Index)寄存器 常做内存数据指针和目的字符串指针 DI
ESP 堆栈指针(Stack Point)寄存器 只做堆栈的栈顶指针; 不能用于算术运算与数据传送 SP
EBP 基址指针(Base Point)寄存器 只做堆栈指针, 可以访问堆栈内任意地址, 经常用于中转 ESP 中的数据, 也常以它为基址来访问堆栈; 不能用于算术运算与数据传送 BP

参考