混子汇编语言学习之02笔记

第2章 寄存器

开章：

前面有博世面试的时候，就问过一个问题，为什么要有寄存器？当时自己也没有说清楚，看完这一章相关的内容，明白了寄存器是什么，干什么的，终于清晰了！

1、寄存器

CPU由运算器、控制器、寄存器等器件构成，这些器件靠片内总线相连。

• 运算器进行信息处理；
• 控制器控制各种器件进行工作；
• 寄存器进行信息存储；
  8086CPU有14个寄存器：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW都是16位。

寄存器是什么：寄存器是暂存指令、数据和地址的一种部件，是程序员可以改变其中内容来控制CPU的部件。

通俗易懂理解：
寄存器就是你的口袋。身上只有那么几个，只装最常用或者马上要用的东西。
内存就是你的背包。有时候拿点什么放到口袋里，有时候从口袋里拿出点东西放在背包里。

2、通用寄存器

通用寄存器：通常用来存放一般性的数据，有AX、BX、CX、DX，它们可分为两个可独立使用的8位寄存器。

由于8086CPU上一代的寄存器是8位的，为了保持向下兼容，这里16位的寄存器可以拆开成两个8位寄存器使用，如下图所示。
在进行数据传送或运算时，要注意指令的两个操作对象的位数应当是一致的。

就是如下所示：

3、简单的几条汇编指令

• mov 指令就是类似于C语言中的赋值的概念
• add指令就是加法运算
• 运算都是从右往左运算的
• 汇编指令助记符是不区分大小写的
• 在运算中要注意储存的范围大小，计算的结果如果超出了，保留的是没有超出的部分。

4、物理地址

概念：所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，我们将这个唯一的地址称为物理地址。就是类似门牌号，编号。

8086CPU给出物理地址的方法

背景：8086CPU有20位地址总线，可以传送20位地址，达到 1MB寻址能力。但是8086CPU又是16位结构，在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位，内部是不能直接传输20位的地址信息的。

故8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址。

内部逻辑如下图：

如图2.6所示，当8086CPU要读写内存时:
(1) CPU中的相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，另一个称为偏移地址:(2)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;
(3)地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址;
(4)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;(5)输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线;
(6)20位物理地址被地址总线传送到存储器。
记住公式：物理地址=段地址x16+偏移地址

提供地址方法的本质

“段地址x16+偏移地址=物理地址”的本质含义是:CPU在访问内存时，用一个基础地址(段地址x16)和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。
更一般地说，8086CPU的这种寻址功能是“基础地址+偏移地址=物理地址”寻址模式的一种具体实现方案。8086CPU中，段地址x16可看作是基础地址。
最终也就是：物理地址 = 基础地址 + 偏移地址

5、段寄存器

我们可以将一段内存定义为一个段，用一个段地址指示段，用偏移地址访问段内的单元，可以用分段的方式来管理内存。段寄存器是用来提供内存单元的端地址的。
内存并没有分段，段的划分来自于CPU，由于8086CPU用“基础地址(段地址x16)+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式来管理内存。

• 用一个段存放数据，将它定义为“数据段”；
• 用一个段存放代码，将它定义为“代码段”；
• 用一个段当作栈，将它定义为“栈段”。

注意：

一个段的起始地址一定是16的倍数；
偏移地址为16位，变化范围为0-FFFFH，所以一个段的长度最大为64KB。
CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。
段寄存器：8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES，提供内存单元的段地址。

CS和IP

CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，
CPU将CS、IP中的内容当作指令的段地址和偏移地址,用它们合成指令的物理地址,
CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。(即PC)

看明白下面例子即可理解：

工作原理简述：
(1) 从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器;
(2)IP-IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令;
(3)执行指令。转到步骤(1)，重复这个过程。
在8086CPU .加电启动或复位后(即CPU 刚开始工作时)CS和IP被设置为CS=FFFFH，IP=0000H,即在8086PC机刚启动时，CPU 从内存FFFFOH单元中读取指令执行，FFFFOH单元中的指令是8086PC机开机后执行的第一条指令。

8086CPU提供转移指令修改CS、IP的内容。(记住例子即可)

• 同时修改CS：IP
  

  jmp 段地址:偏移地址：用指令中给出的段地址修改CS，偏移地址修改IP。

• 只修改其中的IP
  

  jmp 某一合法寄存器：仅修改IP的内容。
• 不支持单独修改CS
  8086CPU不支持将数据直接送入段寄存器的操作，这属于8086CPU硬件设计。

参考资料 王爽《汇编语言第三版》，小甲鱼视频，博客分享

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