By Juthawut Chantharamalee

1
Computer Architecture and Assembly Language

• By Juthawut Chantharamalee

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
2
????? 4 ???????????????????????????????(Introducti
on to computer architecture)
????? 2
Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
3
????

• ?????????????????????????????????????????? (CPU)
  ??????????? (Memory) ???????????????? (Input
  Units) ???????????????? (Output Unit)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ? ???????????????????????????????????????

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
4
4.1 ?????????????????

• ???????????????????????????????????????????? ?
  ????????????????? ???????????????????????????????
  ?????????????????????? ?????????????????????????
  ??????????????????????????? ?????????????????????
  ???????????????????????????????? (fetch)
  ??????????????????????????????????????????
  (decode) ?????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????? (excute)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????? ???????????????????????????????? 4.1

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
5
??? 4.1 ???????????????????????????????
Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
6
4.1 ?????????????????

• ????????????????????????????????????
  (instructions) ??????????????????????????????????
  ????? ??????????????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????????????????
  ??? Stored Program Architecture
  ??????????????????????????? (von Neumann
  Computer) ???????????????????????? John von
  Neumann

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4.1 ?????????????????

• ??????????????????????? ????????????????????????
  ????? ? 2 ??????? ???? Opcode ???????????????????
  ???????????????????? ??????? Operand
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???? opcode
• ???????????????????????????????????????????????
  ????????????????????? ????????????? von Neumann
  ????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????? J.Presper Eckert ??? John
  Mauchly ??????????????????????????????????????????
  ??????????????? ??????????? ?????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?? ??????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????
  ????????????????????????????

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8
4.2 ???????????

• ?????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????? ??????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????????
  ??????????? 8 ??? ???? 1????
  ??????????????????????????????????????? ?
  ????????????????????? ? ???? 8 ???????????????????
  ?? ????????? ? ???????????????????????????
  ????????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????
  ????????????????????? ??????? (Address)
  ???????????????????????????? ???????
  ????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????? ???????
  ???????????????????????????

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4.3 ?????????????????????????????? ?

• ??? (Bus) ??????????????
• ??????????? ? ????????????????????????????????????
  ????? ?????????????? ??? ??????????? ?
  ?????????????????????????????????????????????????
  ??????

??? 4.2 ?????????????????????????? ? ???????????
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4.3 ?????????????????????????????? ?

• ?????????? (Address bus)
• ????????????????????????????????????????????????
  ???????? ? ?????????? ?????????? ?
  ??????/???????????????????????? ?
  ????????????????????????? ???????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????????????????????? ????????????????????
  ???????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????? ? ???????????? ???????????
  ??????? I/O address ?????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????????
  ???????????????????? ???????????????????? I/O
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???? ?????????????????????????????????????????

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
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4.4 ???????????????????????????????????????? 80x86

• 4.4.1 ??????????
• ?????????????????????? 80x86 ???????????????????
  ?????????????????????? Intel ????????????????????
  ?????? 4040 ???????????????????????????? 4 ???
  ?????????????????????????????????????????????????
  ?? Pentium ??????????????? ?
  ??????????????????????????? ? ???????????????
• 8086 ???????????????????????? 16 ??? ??????????
  Intel ???????? ???????????????????????? 1 MB
  ????????????????????? 16 ???
• 8088 ????????????????????????????? ?
  ????????????????????? 8 ??? ?????? Intel
  ?????????????????????????? 8088
  ???????????????????????????? 8086
  ?????????????????????????????????? 8 ???

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
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4.4 ???????????????????????????????????????? 80x86

• 80186 ????????????????????????????????????????????
  ???????????????????? ????????????????????????????
  ???????????????? ?
• 80286 ????????????????????? 16 ???????????????????
  ?????????????? ????????????????????????????????
  24 ???????? ??????????????????????????????????????
  ???????
• 80386 ????????????????????? 32 ???
  ????????????????????? 4 ????????
  ????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????? ???? Windows 95 ???????????????????
  ???????????????????????? ?????????????????????????
  ?????

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4.4 ???????????????????????????????????????? 80x86

• 80386SX ????????????????????????????????????????
  ????? 80386 ?????????????????????? 16 ???
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????? 8088
• 80486 ????????????????? 80386 ??????????????????
  Intel ?????????????????????????????????
• 80486SX ????????????????????? 80486
  ?????????????????????????????????????????????????
• Pentium, Pentium Pro, Pentium II ?????????????????
  ??????????????????? Intel ???????????????????????
  ???????????????????? ??????????????????? ?
  ?????????????????????????? ??????????????????????
  ?????? ???????

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4.4 ???????????????????????????????????????? 80x86

• ???????????????????????????? 80x86 ????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ? ????????????????? ?????? 68000 ??? PowerPC
  ?????????????????? ?????? Alpha ????????? DEC
  ????????? Sparc ????????? Sun Microsystem ???????
• ??????????????? ?????????????????????????????????
  ??????????? 8086 ????????

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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ???????
• ???????????????? 8086 ???????????????? 20 ???
  ????????????????????????? 1 ????????
  ?????????????????? 16 ??? ???????????????????????
  ??????????????????? 2 ???? ??????????????????????
  ?????????????????????? 8086 ??????????????????????
  ???????? 16 ??? ???????????????????????????????
  8086 ?????? 16 ???

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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ????????????????????
• ?????????????????? 8086 ???????????????? 16
  ??? ??????????????????? 20 ???
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????? ??????????????????????????????????????????
  ????????? 8086 ????????????????????????? 2 ???
  ?????????????????????? ???????? ???????
  (segment offset) ????????????????? (physical
  address) ???? 20 ??? ?????????????????????????????
  ? 16 ??? 2 ??? ???????????????????????????????????
  ????????? (segment) ?????????????????????????????
  ?????????????????? (offset)

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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ????????????????????????????????????????????
  ??????????? ??????????????????????????????????????
  ??????????????????? ? ???????????????????????????
  ???????? ??????????????????????????? ?
  ????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????

Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ????????????????????????????????? ????????
  ??????? ??????????????? 20 ??? ???????????????
• 1. ???????????????????????????????? 4 ???
  ???????????????? 16 ??? ?????????????? 20 ???
  ????? 4 ????????????? 0 ?????????
• 2. ???????????????????????????????????????????????
  ???? ???????????????? 20 ??? ????????????????????
  ??????????????????? ??????????????????????????????
  4.3

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??? 4.3 ???????????????????????????? ???????
???? Address 20 Bits
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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ???????????????????????????? ???????? ???????
  ???????????????????????????? 8086
  ????????????????????????? ? ??????????????????????
  ????? ????????????????????????????? 64 ????????
  ?????????????????????? 64 ???????????????????
  ???????? ????????????????????????????? ?
  ??????????????????????????????? ?
  ??????????????????????????????? 4.4

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??? 4.4 ??????????????????????????????
Suan Dusit Rajabhat University (Computer Science)
22
4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ??????????????????????????? ? ????????????????????
  ???????????? 8086 ????????????????????????????????
  ??????? ????????????????????????????? ?
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????? ?????????????????? 8086 ????????????????????
  ??????????? 4 ????????????????????????????????? ?
  ??????????????????????????? ??????????????????????
  ???????? ?????????????????? ?????????? CS (Code
  segment) DS (Data segment) ES (Extra segment)
  ??? SS (Stack segment) ?????????????????????? 4
  ?????????????????????????????????? ?
  ??????????????????? ??????? (code) ?????? (data)
  ???????? (stack) ?????????????? ES
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????? ???? ??????????????????????

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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ?????????????????????? ??????????????????????
  8086 ??????????????????????????????? 1 ????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ? ??????????? 4 ???????????????? ???????
  ?????????????????? ????????????????? 2
  ???????? ??? ????????????????

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4.4.2 ??????????????????????????????? 8086

• ????? (Stack)
• ??????????????????????????????????????? 8086
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???? ?????????????????????????????????????????????
  SS ????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????????-??????
  ??? (First In Last Out FILO)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????????

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4.4.3 ????????????????????????????????????????????

• ??????????????????????????????????????? (ALU)
• ???????????????? 8086 ?? ALU ?????????????????????
  ?????? 16 ??? ????????????????????????????????
  16 ?????? ????????????????????????????? 8086
  ??????????????????????????? 16 ???
• ??????????????????? (?????????? - Register)
• ???????????? 8086 ?????????? 16 ??? ??? 8 ???
  ?????????????????? ? ?????????

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26
4.4.3 ????????????????????????????????????????????

• 1.???????????????????????????? (General-Purpose
  Registers)

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4.4.3 ????????????????????????????????????????????

• ???????????????????? 4 ?????? ????????????????????
  ?????????????????? ????????????????? ???? ? ???
  ????????????????????? ? ??
• 2. ??????????????????????? (Index Register)
• ???????????????? 8086 ?????????????????????????
  2 ??? ??? SI (Source Index) ??? DI (Destination
  Index) ?????????????????????????????????????????
  ???????????? ?????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????????

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4.4.3 ????????????????????????????????????????????

• ?????????????????????? (Pointer Register)
  ????????????????????? SP ??? BP ?????????? SP
  ?????????????????????? SS ???????????????????????
  ??????????? ?????????? BP ?????????????
  ???????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????????????
• 3. ?????????????????? (segment register)
• ?????????????????????? 4 ?????? CS DS ES ???
  SS ????????????????????????? ??????????????????
  ??????? ??????????? ??????????? ??? ?????
  ????????

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4.4.3 ????????????????????????????????????????????

• 4. ????? (flag)
• ???????????????? 8086 ????????????????????????????
  ??????????????????????? ?????
• 5. ?????????????? ? ???????
• ????????????????????????? ? ??????????????????????
  ?????????????? ???????????????????????????????????
  ????????????????????????????????
  ???????????????????? ???? IP ???????????????????
  ?????????????? CS ????????????????????????????????
  ??????? ???? IR ???????????????????????????????
  ??????????????????????????? (fetch)
  ????????????????????

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4.4.4 ??????????????????

• ???????????????? 8086 ????????????????????????????
  ? ?????????????? ? ??? 8086 ?????????????????
  ?????????????? ?????????????????? (Addressing
  mode) ????????????? 8086 ???????????????????????
  ??????? ? ??? 3 ????????? ? ???
  ?????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????? ? ??

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4.4.5 ???????????????? (Interrupt)

• ???????????????? ????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? ??????????????????????? ????
  ?????????????????????????? ????
  ????????????????????????????????????????????????
  ??????? ????????????????????????????????????????
  ????????? ????????????????????????????????????????
  ????????????????????? ???????????????????????
  ????????????????????????????? ????????????????????
  ?? ??? ??????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????? ? ??????? ??????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? ???? ?

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ???????????????? ????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? ??????????????????????? ????
  ?????????????????????????? ????
  ????????????????????????????????????????????????
  ??????? ????????????????????????????????????????
  ????????? ????????????????????????????????????????
  ????????????????????? ???????????????????????
  ????????????????????????????? ????????????????????
  ?? ??? ??????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????? ? ??????? ??????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? ???? ?

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ??????????????????????????????????????????????????
  ????????????????? ??????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????? 2-3 ?????????????? ??????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ?????????????????????????????
• ???????????????? RISC
• ???????????????????????????????????????????????
  CISC Complex Instruction Set Computer
  ??????????????????????? ? ??????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????????? ???????????????????????
  ????????????????? RISC Reduced Instruction Set
  Computer ?????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????? (Pipeline)
  ?????????????????? (Superscalar)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ?????????????????????????????
• ???????? (Pipeline)
• ???????????????????????????????????????????????
  ??????????????? fetch decode ??? exeute
  ????????????????????????? 4.5?????????????????????
  ???????????????????????????????????????????

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??? 4.5 ??????????????????????????????????????????
????
??????????????????????????????
??????????????????????????????????
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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ?????????????????????????????
• ?????????????? (Superscalar)
• ?????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????? ??????????????

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ???????????????
• ??????????????????????? ??????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????????? ?????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????????????
  (Bottleneck problem) ???? ??????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????? ????????????????????????????????????????
  ?????????? ????????????????? (von Neumann
  Bottleneck)

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4.4.6 ?????????????????????????????????????

• ??????????????????????????????????????????????????
  ????????????????????????????? (???????????????????
  ?) ??????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????
  ?????????????? (cache memory) ????????????????????
  ??????????? ??????????????????????????????????????
  ?????????????????? ?????????????????????????????
  ????????????????????? 4.6

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??? 4.5 ?????????????????????????????????????
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????

• ???????????????? (Micro Architecture)
  ????????????? ????????????????????????????????????
  ???????????????????????? ????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  (John Von Neumann ) ?????????????????????????????
  ????????????? ?????????????????????
  ??????????????? ???????????????????? 3
  ??????????????? ????????????????? (Central
  Processing Unit), ??????????? (Main Memory) ???
  ??????????????????????????? (Input/Output)

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????

• ???????? ?????????????????? ????????????????????
  ???????????? ?????????????????????????????????????
  ? ???????????????????????????? ???????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????? ?????????????????????????????????????
  ?????? ???????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????? ????????????
  ??????????????????? ??? ??????????????????????
  ?????????? ???????????? ? ????????????????????????
  ??? ??????????????????????????????
  ????????????????????????? 80x86 ????????? 3
  ?????????????? ??????? (Data Bus) ??????????
  (Address Bus) ????????????? (Control Bus) ???????

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The EndLesson 4
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