本文主要是介绍Intel8086处理器-处理数据的方式/寻址方式/局部性原理/位运算/进制转换，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
在计算机中，cpu将一切硬件，都看成内存，各种硬件在CPU的眼中都是下面这样子的
CPU对硬件的操作，其实就是和这些硬件的内存或者BIOS进行交互，CPU能做且只能做三件事
1.将某个地址中存储的字节转移到另一个地址处
2.将两个地址处的内容相加，并将结果存入某个地址
3.判断某地址处的字节是否为0
下面是8086CPU对内存的操作大致流程
日记：上图中可以看出是先取代码，IP自增，然后执行代码，而不是先执行代码，再IP自增，我个人认为此处应该与CPU的指令流水线实现有关，如果先执行，再IP自增，则指令流水线意义不大，此处纯属个人猜测
上图中涉及到8086段寄存器的概念，至于为什么会有段寄存器的存在可以参考这里
同时我们根据上图可以知道指令缓冲器是用来做什么的，如果CPU真的是一条一条的从内存中获取指令，那么效率实在是有些低了，正因为如此，CPU在指令缓冲器的位置又将其分成了一二三级缓存，在此，先要理解下面两个概念：局部性原理和缓存命中率
局部性原理
人们总是基于现在的情况，来推测未来的情况，比如，最近十分钟之内在下雨，那么我可以推测，未来一分钟之内还会下雨，毕竟未来一分钟之内下雨的概率比不下雨的概率要大很多，而缓存也同样是基于这个原理，缓存总是趋于最近使用过的数据或者指令，基于这个原理，所以，数据的分布地址不是随机的，而是聚集到一起的，这个原理，被称为局部性原理，局部性原理具体分为
空间局部性：接下来要访问的数据，和之前访问的数据，在内存地址中是临近的，所以当缓存数据A时，那么和A物理位置临近的数据，也会缓存起来
时间局部性：如果一个数据被访问，那么它接下来的一段时间之内，很有可能还会被访问，所以获取数据A时，会把A缓存起来
注意，局部性原理，并不是一个真正的原理，它是经验性主义，并且从统计学的角度来看，虽然不能百分之百为真，但是的确很有效
缓存命中率
既然了解了局部性原理，这个概念也就好解释了，因为局部性原理并不能保证缓存的数据一定有用，也并不能保证接下来要用的数据一定被缓存起来，但是，现代计算机依据统计学以及大量的样本实验，局部性原理的缓存命中率能高达0.9(百分之90，但是通常不说百分之多少，都用小数表示)
根据局部性原理和缓存命中率，就可以设计出缓存，绝大多数的缓存都是如下设计的：当从内存中获取一条指令的时候，顺便获取这条指令临近的一些指令，缓存起来
CPU可以处理下面三处过来的数据
1.CPU内部
直接从寄存器中获取数据，例如下面的汇编代码都是正确的
mov ax,cx
mov ax,dx
mov ax,ds
2.内存中
在汇编中，使用中括号包含寄存器的方式来描述从内存中获取数据，且只有4种寄存器可以用在[]中，它们分别是bx,bp,si,di，例如下面的汇编代码是正确的
mov ax,[bx]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+di]
mov ax,[bp]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+di]
下面的汇编代码是错误的
mov ax,[cx]
mov ax,[dx]
mov ax,[ds]
3.端口中
从端口中获取数据，本质上也是从内存中获取数据，只不过这个内存，不是我们常见的内存条，而是各个硬件的缓存中，例如网卡的缓存，键盘的缓存
CPU要读取多长的数据
在计算机中作为一个整体来处理或运算的一组二进制数码，称为一个字。英文是word。字是二进制数的基本单位，是数据总线宽度。比如在32位机器上，是按照4个字节作为一个整体来处理，所以32系统一个字的大小为4字节，同理，64位系统是按照8字节作为一个整体，所以64位系统中一个字的大小为8字节
汇编代码mov ax,[0]表示从ds+0的物理地址处读取数据，但是读取多长的数据呢？cpu是有一套自己的规范的，规则如下
1.通过寄存器位数决定操作多长的数据
mov ax,1;因为ax是16位寄存器，所以后面的数字1是2个字节
mov al,1;因为al是8位寄存器，所以后面的数字1是1个字节
mov eax,1;在32位cpu中，eax是32位寄存器，所以后面的数字1是4字节
2.通过指定位数决定是操作多少数据
使用X ptr参数指定
// 数字1是2个字节的数字1
mov word ptr ds:[0],1
// 数字1是1个字节的数字1
inc byte ptr [bx]
// 数字1是4个字节的数字1
inc dword ptr [ebx]
3.对栈的操作一定是字操作
具体字是多长取决于cpu位数
// 32位cpu压4个字节入栈，16位压1个字节入栈
push ax
// 32位cpu压4个字节入栈，16位不存在eax
push eax
寻址方式
“寻址”这两个字指的是给定一个物理地址，然后去内存中寻找该物理地址中的数据
段地址和偏移地址组合，叫做逻辑地址，偏移地址又叫做有效地址，在汇编代码中，给出有效地址的方式，叫做寻址方式，不同的写法，表示了不同的寻址方式，现在我用idata表示一个立即数，也可以说idata是一个常量
直接寻址
寻址方式：[idata]
示例：
mov ax,[66]
寄存器间接寻址
寻址方式：[bx]或者[bp]或者[si]或者[di]
示例：
mov ax,[bx]
mov ax,[bp]
mov ax,[si]
mov ax,[di]
寄存器相对寻址
寻址方式：[bx+idata]或者[bp+idata]或者[si+idata]或者[di+idata]
示例：
mov ax,[bx+123]
mov ax,[bp+234]
mov ax,[si+11H]
mov ax,[di+5638]
基址变址寻址
寻址方式：[bx+si]或者[bx+di]或者[bp+si]或者[bp+di]，此处可参考通用寄存器（7）BP会更好记忆
示例：
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+di]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+di]
相对基址变址寻址
寻址方式：[bx+si+idata]或者[bx+di+idata]或者[bp+si+idata]或者[bp+di+idata]，就是在基址变址寻址的方式上加上了立即数（idata）
示例：
mov ax,[bx+si+0123H]
mov ax,[bx+di+89AB]
mov ax,[bp+si+89CC]]
mov ax,[bp+di+666H]
进制的概念
进制转换
由于10进制转换成16进制或者转8进制很复杂，所以通常情况都先将10进制转换成2进制，在从2进制转换成16或者8
例如：把二进制数101111转换成八进制数和十六进制数
二进制数转换成八进制数的方法是：整数部分从小数点向左数，每三位二进制数码为一组，最后不足三位补0，读出三位二进制数对应的十进制数值，就是整数部分转换的八进制数；小数部分从小数点向右数，也是每三位二进制数码为一组，最后不足三位补0，读出三位二进制数对应的十进制数值，就是小数部分转换的八进制小数的数值。即：2进制101111=8进制57。下面是分解步骤
1.因为2的3次方是8，所以每3位分解101111，于是变成了【101，111】
2.101对应的8进制是5，111对应的8进制是7，所以等于57
同理，2进制101111转换16进制
1.因为2的4次方是16，所以每4位分解101111，于是变成了【0010，1111】
2.0010对应的16进制是2，1111对应的16进制是15，所以等于2F
在C++中的表示
std::cout << 10 << std::endl; //打印10
std::cout << 0b10 << std::endl;//0b开头表示二进制，打印出2
std::cout << 010 << std::endl;//0开头表示8进制
std::cout << 0x10 << std::endl;//0x开头表示16进制
负数的补码：
补码是负数在内存中的表示，比方说-9这个数，会将-9的补码存在内存中，因为补码的存在，所以cpu就可以把减法当成加法来处理，这样cpu就不需要设计两套电路（一个加法电路，一个减法电路），这是cpu使用补码的唯一原因，下面是对负9取其补码
(1)-9的绝对值是9
(2)9的二进制是：0000 1001
(3)对9的二进制按位取反：1111 0110
(4)对上述的值加1：1111 0111
结果：所以-9的补码就是：1111 0111
现有10-9=1这个计算，则用上面的补码表达就是
| 10 | -9 | 1 |
|---|---|---|
| 0000 1010 | +1111 0111 | =0000 0001 |
NOTE： 可以根据首位是不是0，也就是说char类型是不是<0来判断该字符是不是ASCII字符，因为ASCII只使用了后7位，最高位没用
左移/右移
逻辑右移：补0
算数右移：补符号位，如果符号位是1，则补1，符号位是0，则补0
左移：左移不区分逻辑还是算数，也不区分正负数，右侧补0
注：多数C++编译器会采用算数右移
按位与：参与运算的双方都为1，结果为1，否则结果为0，该操作可以实现下面功能
1.清0，如果将一个数清0，则可以直接与0做与运算，下面是清0的java代码
int a = 3;a &= 0;System.out.println(a);
2.可以取出指定数中的某些位，下面该操作的java代码
// 十进制666对应的二进制位：10 1001 1010
int a = 666;
// 取右侧4位，那么就与1111
a &= 0xF;
System.out.println(a);
// 取右侧1位，那么就与0001
a &= 0x1;
System.out.println(a);
// 取右侧5位，那么就与1 1111
a &= 0x1F;
System.out.println(a);
// 取从右侧开始数第3位，那么就与0100
a &= 0x4;
System.out.println(a);
按位异或：参与运算的两个位不相同，结果为1，若相同，结果为0
1^1==0;
0^0==0;
1^0==1;
异或操作具有以下特性
1.如果一个bit位与0进行异或，则该bit位将不变
2.如果一个bit位与1进行异或，0变1，1变0，也就是所谓的翻转
// 十进制666对应的二进制位：10 1001 1010
int a = 666;
// 异或1111
int b=0xF;
// c为661，对应的二进制是：10 1001 0101
int c=a^b;
3.两个变量对调
int a = 3;
int b = 5;
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
System.out.println(a);
System.out.println(b);
这篇关于Intel8086处理器-处理数据的方式/寻址方式/局部性原理/位运算/进制转换的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
