第3章 程序的机器级表示Ⅰ：基础-part01-v11

在计算机科学与技术的学习中，程序的机器级表示是一个至关重要的主题。本课程主要关注的是Intel CPU的机器级编程，特别是IA32架构的基础知识。在这个部分，我们将探讨C语言的数据与操作、8086处理器、汇编语言以及Linux环境下的汇编程序。 理解C语言的数据与操作是学习机器级编程的基础。C语言中的数据包括常量、变量（全局、局部、静态）、表达式和类型。变量可以是unsigned、char、int、long、float、double等各种类型，而sizeof运算符用于获取数据类型的大小。算术操作涵盖加减乘除、取正负、复合赋值等；逻辑和位操作涉及逻辑AND、OR、NOT，位AND、OR、NOT、异或和移位，以及复合位运算符。关系操作涉及比较，如等于、不等于、大于、小于、大于等于和小于等于。此外，数组、指针和结构体的操作，如索引访问、取地址、解引用以及控制流程语句（if/else、switch、for、while、do/while、?:、continue、break）也是编程中常见的元素。函数操作则涉及参数传递、函数调用和返回值。 接着，我们进入Intel CPU的历史和发展。Intel x86系列处理器是个人电脑、台式机和服务器市场的主要参与者。8086处理器是这个系列的起点，它拥有两个功能模块：总线接口单元(BIU)和执行单元(EU)，分别负责指令的获取和执行。8086内部包含多个寄存器，如IP（指令指针）、通用寄存器（如AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI和DI）、标志寄存器和段寄存器。后来的IA32架构和64位x86-64架构对这些寄存器进行了扩展，增加了更多的通用寄存器。 8086属于复杂指令集计算机(CISC)，指令集丰富但格式多样，这使得其性能与精简指令集计算机(RISC)相比，在速度上可能稍逊一筹，但Intel通过优化实现了与RISC相当的性能，尽管功耗较高。 在Linux环境下，汇编语言程序设计主要使用x86指令集的一个子集。学习汇编语言，我们需要了解如何编写和理解汇编代码，以及如何进行编译和链接过程。在汇编语言中，理解状态标志（如溢出和进位）对于处理算术和逻辑运算至关重要，而堆栈的理解则有助于掌握函数调用和局部变量的管理。 这个章节的内容涵盖了从C语言的基本概念到8086处理器的内部结构，再到汇编语言和Linux环境下的编程实践，这些都是学习计算机科学和进行低级别程序设计的基础。通过深入理解和掌握这些知识，开发者将能够更好地理解程序的运行机制，从而编写更高效、更底层的代码。