2.汇编之寄存器与8086寻址方式及内存的分段管理

1.典型的CPU

1.1.一个典型的CPU是由哪几部分构成？

• 运算器：信息处理。
• 控制器：控制其他器件进行工作。
• 寄存器： 信息存储。

1.2.不同寄存器与CPU的关系？

• CPU中的主要部件是寄存器。
• 寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件。
• 不同的CPU，寄存器的个数，结构是不相同的。

1.3. 8086有多少个寄存器？

8686CPU寄存器.png

• 有14个寄存器
• 都是16位的寄存器
• 可以存放两个字节

2.寄存器

2.1.通用寄存器

上图中，AX，BX，CX，DX这4个寄存器通常用来存放一般性的数据，被称为通用寄存器。

2.2寄存的用途

CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中，然后再对通用寄存器中的数据进行运算。

2.3案例

案例.png

假设内存中有块空间之为1，现在它的值加1，并将结果存储到紫色的块中？
我们应该怎么做呢?

• CPU首先将空间值为1放到AX寄存器中
  mov ax,1
• 然后让ax寄存器与1相加
  add ax,1
• 最后将至赋值给内存空间
  mov 紫色块内部才能空间，ax

2.4寄存器结构

寄存器结构.png

AX，BX，CX，DX这4个通用寄存器都是16位的。
上一代8086的寄存器都是8位的，为了保证兼容，AX,BX,CX,DX,这4个寄存器都可以分为两个可独立使用的8位寄存器来用。

• AX可分为AH和AL
• BX可分为BH和BL
• CX可分为CH 和CL
• DX可分为DH和DL
  这里H代表高位寄存器，L代表低位寄存器。

2.5寄存器存储情况

寄存器存储情况.png

• AX 中AH-->>高8位，AL-->>低8位
• AX中二进制数据100111000100000,16进制4E20H
• AH中二进制01001110，因为AX二进制位15位，所以要前补零，达到8位
• AL中二进制00100000,低八位存储。

2.6.字节与字在寄存器中的存储

8086CPU可以一次性处理以下两种尺寸的数据。

• 字节：byte,一个字节由8个bit组成，可以存储8位寄存器中
• 字： word,1个字由2个字节组成，这2个字节分别称为字的高字节和低字节。

2.7.通用寄存器

• ARM64拥有31个64位的通用寄存器x0到x30
• 这些寄存器通常用来存放一般性的数据,称为通用寄存器

2.8 pc寄存器

• 指令指针寄存器,CPU当前要读取指令的地址
• 在内存或者磁盘上,指令和数据没有任何区别,都是二进制信息

3. 8086寻址方式

3.1物理地址

CPU访问内存单元时，要给出内存单元的地址，所有的内存单元都有唯一的地址，叫做物理地址。

3.2 8086给出物理地址的方法

• 8086有20位地址总线，可以传送20位地址，达到1MB寻址能力。
• 它是16位结构的CPU，他内部能够一次性处理，传输，暂时存储的地址为16位。
• 如果将地址从内部简单的发出，那么它只能送出16位的地址，表现出来的寻址能力只有64KB。
• 8086 采用了一种在内部用两个16位地址合成一个20位的物理地址。

3.3 8086逻辑结构

8086逻辑结构.png

如图，

• CPU中的相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，一个称为偏移地址。
• 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件。
• 地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址。
• 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路。
• 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线
• 20位物理地址被地址总线传送到存储器。

地址加法器采用 物理地址=段地址 * 16 + 偏移地址 的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。

3.4 案例

案例一：
三个村庄在一条直线上，A,B,C
A------------1000米-----------------B----------500米---------C
如果我想去C村庄的话，有两种方式：

• 1.从A到C走1500米就是C村庄，这里可以认为是C村庄的物理地址
• 2.从A到B走1000米，相对于A的基地址，再从B走500米到C，相当于基地址的偏移地址。

第一种方式直接给出物理地址，第二种方式是用基础地址和偏移地址相加得到物理地址。

案例二：
我们用纸传递信息，比如我们必须有一张可以容纳4位数据的纸条，才能写下2826这个数据。
如果我们没有一张可以容纳4位数据的纸条，我们这里只有2张可以容纳3位数据的纸条，表现形式：
2--0--0
8--2--6
第一张纸上写200（段地址），在第二张纸上写上826（偏移地址），我们需要做如下运算：
200（段地址） * 10 + 826（偏移地址） = 2826（物理地址）

8086就是这样一个只能提供两张3位数据纸条的CPU。

4.内存的分段管理

• 8086是用 基础地址（段地址 * 16 ） + 偏移地址 = 物理地址 的方式给出物理地址

内存分段管理.png

• 为了开发方便，我们可以采取分段的方法来管理内存，比如：地址10000H~100FFH的内存单元组成一个段，该段的起始地址（基础地址 ）为10000H,段地址为1000H，大小为100H。

内存单元分2段.png

• 地址10000H ~ 1007FH,10080H ~100FFH组成两段，它们的起始地址（基础地址）为10000H 和10080H，段地址为1000H和1008H，大小都是80H。

一段内存 10080H ~ 100FFH
段地址：1008H
其实地址（基础地址）：10080H
1008:0020 -->> 10080 +0020 = 100A0(物理地址)

注意：段地址 * 16 必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数；偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB，所以一个段的长度最大为64KB。

5.总结

以上是对寄存器与8086寻址方式及内存的分段管理介绍，
我们下一章继续对汇编内容讲解。
跟随我，继续学习。