Introduction to Computer organization & Assembly Language

Introduction toComputer organization & Assembly Language

ธนาวิ�นท์� รักธรัรัมานนท์�fengtwr@ku.ac.th

Hardware

Software

คอมพิ�วเตอร์

ความสั มพิ นธ์ของ Hardware และ Software

USER

เครั��องคอมพิ�วิเตอรั�ซอฟต�แวิรั�รัะบบ

System Library

ซอฟต�แวิรั�ปรัะยุ�กต� System

Library

ซอฟต�แวิรั�ปรัะยุ�กต�

CPU

MainMemory

HD

Computer ComponentsSecondary Memory

Input Devices

Output Devices

การ์ทำ�างานของเคร์��องคอมพิ�วเตอร์ ชุ�ดค�าสั่�งและข้#อม$ลจะถู$กเก'บอยุ$(ในหน(วิยุควิามจ�า CPU (microprocessor)ด+งข้#อม$ลและชุ�ดค�าสั่�งมา

จาก• หน(วิยุควิามจ�า• อ�ปกรัณ์�อ�นพิ�ต (Keyboard , Mouse , etc.)

CPU ปรัะมวิลผลข้#อม$ล CPU น�าข้#อม$ลผลลพิธ�ท์.�ถู$กปรัะมวิลผลแล#วิไปยุง

• หน(วิยุควิามจ�า• อ�ปกรัณ์�เอาท์�พิ�ต (Monitor , Printer , etc.)

โปร์แกร์มคอมพิ�วเตอร์ เรัาไม(สั่ามารัถูท์�างานต(างๆได# โดยุอาศัยุเพิ.ยุงแต(เครั��อง

คอมพิ�วิเตอรั�อยุ(างเด.ยุวิ เครั��องคอมพิ�วิเตอรั�สั่ามารัถูท์�างานได#รัวิดเรั'วิ แต(ไม(สั่ามารัถูท์.�จะ

ตดสั่�นใจหรั�อแก#ป3ญหาใดๆได#ด#วิยุล�าพิง มน�ษยุ�จะต#องเป6นผ$#ก�าหนดและสั่�งการัคอมพิ�วิเตอรั�ให#ท์�างานให#ได#

อยุ(างท์.�มน�ษยุ�ต#องการั•โปร์แกร์มคอมพิ�วเตอร์ หมายุถู+ง ชุ�ดล�าดบข้องค�าสั่�งท์.�ก�าหนดให#

คอมพิ�วิเตอรั�ท์�าการัปรัะมวิลผลข้#อม$ลเพิ��อให#แก#ป3ญหา และท์�างานได#อยุ(างท์.�ต#องการั

•Programming = Designing and writing a computer program.

ชน�ดของภาษาในการ์เข"ยนโปร์แกร์ม There are 3 kind of programming

languages• Machine language (0’s and 1’s)

• Assembly language (mov, and, or, etc…)

• High-level language (nearly like human word) Computer itself understands only Machine

language.

The translation Process

Source ProgramCompiler

/InterpreterExecutable

Program

Language translator

……main: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax subl %eax, %esp subl $8, %esp pushl $.LC0……..

Program hello;Begin writeln(“Hello world!”);End.

Interpreter/ Compiler

High-level language

Assembly language

….

00011000110001110

00110001110101111

00011111111110001

11011100001011011

……

Machine language

Hello World!

_

Assembler

Machine

Compiler

Read all program at a time. Translate into executable file (machine

language)

….writeln(‘a’);writeln(‘b’);writeln(‘c’);….

Compiler object file

library

Linker

….01001000100101 0100101.....

abc

Source

Exe file

Interpreter

Read high-level language , translate , and then execute one command at a time.

….writeln(‘a’);writeln(‘b’);writeln(‘c’);….

Inter-

preter

0100100

0100101

0100110

abc

Source

Assembler

Turns assembly symbols into machine instructions

Process this step in microprocessor

… mov A, B add B , A sub A, B push A …

Assembler

….01001000100101 0100101.....

abc

ข$อด"และข$อเสั"ยของภาษาแอสัเซมบล" ข$อด"

• สั่ามารัถูเข้.ยุนโปรัแกรัมให#ม.ข้นาดเล'กท์.�สั่�ด• โปรัแกรัมท์.�ได#สั่ามารัถูท์�างานด#วิยุควิามเรั'วิสั่$ง• สั่ามารัถูเข้.ยุนโปรัแกรัมจดการักบฮารั�ดแวิรั�ได#โดยุตรัง

ข$อเสั"ย• เข้.ยุนโปรัแกรัมได#ยุาก• แก#ไข้โปรัแกรัมล�าบาก• ไม(ม.โครังสั่รั#างข้#อม$ลรัะดบสั่$ง เชุ(น Array

• ไม(สั่ามารัถูน�าโปรัแกรัมท์.�สั่รั#างข้+8นไปใชุ#กบเครั��องต(าง CPU ได#

ข 'นตอนในการ์เข"ยนโปร์แกร์ม ว�เคร์าะห์ป)ญห์า (Analysis)

• รัะบ�ป3ญหาท์.�ต#องการัจะแก#ไข้• แบ(งป3ญหาน8นออกเป6นป3ญหายุ(อยุๆ• ค#นหาแนวิค�ดและวิ�ธ.การัท์.�จะแก#ป3ญหาน8นๆ

พิ ฒนาโปร์แกร์ม (Implementation)• เข้.ยุนโปรัแกรัมด#วิยุภาษาคอมพิ�วิเตอรั� โดยุอาศัยุแนวิค�ดการัแก#ป3ญหา

ท์.�ค�ดไวิ#ก(อนหน#า• Compile โปรัแกรัมท์.�เข้.ยุนข้+8นให#เป6นภาษาท์.�เครั��องอ(านได#

ตร์วจสัอบและแก$ไขจ.ดผิ�ดพิลาด (Testing & Debugging)• ท์ดลองรันโปรัแกรัมและตรัวิจสั่อบการัท์�างาน• หากโปรัแกรัมท์�างานไม(ถู$กต#อง หาจ�ดผ�ดให#พิบ• แก#ไข้จ�ดผ�ดพิลาดและท์ดลองใหม( จนกวิ(าโปรัแกรัมจะท์�างานได#ถู$กต#อง

พิ ฒนาการ์ของ Microprocessor Intel Zilog Motorolla 4004 8080 Z80 6800 8086,8088 Z8000 68000 80286 Z80000 6802 i386 Z80180 68030 i486 68040 Pentium

พิ ฒนาการ์ของ Intel Microprocessor

17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 »Õ ¾.È. ·Õè¼ÅÔµ

ÊÁÃö¹Ð

8080

8085

8086

8088

80286

80186

80188

80386

80486

Pentium

ร์ะบบเลขจ�านวน ร์ะบบเลขฐานสั�บ

•0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

•ไม(ม.รัหสั่ป:ดท์#ายุ เชุ(น 11001 ร์ะบบเลขฐานสัอง

•0,1

•ป:ดท์#ายุเลข้ด#วิยุ B เชุ(น 11001b หรั�อ 11001( )2

ร์ะบบเลขฐานสั�บห์ก•0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

•ป:ดท์#ายุเลข้ด#วิยุ H เชุ(น 11001h, 37DFh, 56h หรั�อ (37DF)16

การ์ค�านวณเลขฐาน

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

= 10 + 2 + 0.3 + 0.04

101.012 = (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

492.1

102 10

1 100 10

-1

จงเปล.�ยุนค(า 0625.

10

ให#เป6นเลข้ฐานสั่อง0625.

x 21.250

x 2

0.500 x

21.000

ดงน8น 025.

10

= .1012

การัแปลงเลข้ฐาน จงเปล.�ยุนค(า 1310

ให#เป6นเลข้ฐานสั่อง 2 13

6เศัษ 1 3เศัษ 0 1เศัษ 1 0เศัษ 1ดงน8น 1310 = 11012

การัจดการัเลข้ฐานสั่อง

การัลบเลข้ 100111. กบ

1011. 1001 .

11 - 101 10.

100 . 01

การับวิกเลข้ 1011101.2

กบ 110011.2

1011 101. + 110 011. 1 0010 000.

การัค$ณ์เลข้ฐานสั่อง 1. 01 x 10.1

1 . 0 1 x 1 0 . 1 0

1 0 10 0 0

1 0 1 1 1 . 0 0 1

ตาร์างเปร์"ยบเทำ"ยบค2าของเลขฐาน 2,8,16

เลขฐานสั�บ เลขฐานสัอง เลขฐานแปด เลขฐานสั�บห์ก 0 0000 0 0 1 0001 1 1 2 0010 2 2 3 0011 3 3 4 0100 4 4 5 0101 5 5 6 0110 6 6 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F

2 ’s complementเลข้ฐาน 10

เลข้ฐาน 2 (1’s complement)

ฐาน 1

0

เลข้ฐาน 2 1( ’s complement)

0 00000000 0

1 00000001 -1

2 00000010 -2

3 00000011 -3

4 0000 0100 -4เลข้ฐาน 10

เลข้ฐาน 2 2( ’s complement)

ฐาน 1

0

เลข้ฐาน 2 (2’s complement)

0 00000000

1 00000001 -1 1111 1111

2 00000010 -2 1111 1110

3 00000011 -3 1111 1101

4 0000 0100 -4 1111 1100

1111 1111

1111 1110

1111 1101

1111 1100

1111 1011

ข$อก�าห์นดของ 2’s complement ต#องก�าหนดจ�านวินบ�ตสั่$งสั่�ดท์.�ใชุ#งาน เชุ(น 4 บ�ต 8, บ�ต

(บ�ตท์.�ล#นออกมาในการัค�านวิณ์จะหายุไป) ใชุ#บ�ตนยุสั่�าคญสั่$งสั่�ดเป6นตวิบอกเครั��องหมายุ เลข้ท์.�ตรังกนข้#ามจะต#องบวิกกนได#ศั$นยุ� การัเปล.�ยุนเลข้ให#ม.เครั��องหมายุตรังข้#าม สั่ามารัถูท์�าได#โดยุ

การักลบตวิเลข้ท์8งหมดท์�กบ�ตจาก 0->1 และจาก 1->0 จากน8นบวิกด#วิยุค(า 1

จ�านวินตวิเลข้ท์8งหมดท์.�ใชุ#ได#ค�อ 2bit ตวิ •สั่�าหรับเลข้ 8 บ�ตจะม.ท์8งหมด 28 = 256 ตวิ และม.ค(า

- 128 ถู+ง 127+

Question ?