汇编语言第二章

Posted 2021-01-12 foolmale

        在CPU中，有四种主要的部件。运算器，控制器，寄存器，内部总线。这里的内部总线用于CPU内部进行各种信息的传递，与第一章所讲的控制总线，数据总线，地址总线不同，第一章所描述的总线属于外部总线，作为CPU与外部期间进行信息传递的通路。运算器用于各种信息的处理，寄存器用于信息的处理，控制器用于控制信息的处理。对于利用汇编编程来说，寄存器是主要操作的部件，不同的CPU中寄存器的个数和种类是不同的，8086CPU寄存器个数为14个AX,BX,CX,DX,CS,SS,DS,ES,SI,DI,SP,BP,IP,PSW。

 

2.1 通用寄存器和字在寄存器中的存储

8086CPU所有的寄存器均为16位，其中AX,BX,CX,DX这四个寄存器一般作为通用的寄存器使用，用于存储一般的数据。16位寄存器能存储的最大值为2^16=65536，在8086CPU寄存器之前有很多8位的寄存器的CPU，为了和以前在8位寄存器下写的程序相兼容，8086CPU将16位寄存器可分为高八位和低八位的寄存器使用。

   以AX寄存器为例，其逻辑结构如下图所示，从做到右依次为高位到低位。

   

 

比如我们存储一个数据2000H(后缀H,hex代表16进制)，其二进制位10000000000000B(B,binary代表二进制),我们将该数据存入AX中为:

0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0

当我们将AX分为两个8位寄存器的时候为:AH(AX High 8-BIT),AL(AX Low-BIT)。

        类似的BX,CX,DX分成8位寄存器为:BH和BL，CH和CL，DH和DL

一个字节代表8位二进制位，一个字代表两个字节即16位二进制位。当存储一个字节的时候可以将其存储在寄存器的高8位或者低8位，当存储一个字的时候需要将该字的高字节存储在寄存器的高8位，将该字的低字节存储在寄存器的低8位。

 

 

2.2 一些汇编指令和物理地址

（1）mov ax,12h与MOV AX,12H是一样的效果，汇编指令不区分大小写

（2）若ax和bx当前存储的值都是8226H，当执行add ax,bx的时候其结果应该为1044CH，但是存储结果的寄存器ax为16位

         而1044CH位20位，所以进位的1不能存储(当可以影响进位标识寄存器)，相加后的ax存储的值为044CH

（3）指令add al,93h,执行器al中的数据为C5H，相加之后为158H。但是你会以为在al中存储58H，同时将最高位的1存储在ah中，那么这样理解你就错了，因为当汇编指令使用8位寄存器的时候，是作为独立的寄存器使用与其高位寄存器是无关的。所以ax中的值为0058h.

（4） 在进行运算和数据传送的时候。寄存器的位数必须一致，不能出现mov ax,bl或者add bh,ax之类的指令。

（5） 在第一章已经介绍过，计算机内的所有存储区都是通过进行统一进行编制的，其寻址是通过地址总线进行寻址，每个存储区单元都有唯一的地址进行寻址，这个地址我们称为物理地址。

 

2.3 16位机和8086进行寻址的方法

16位机代表CPU内部进行运算和寄存的位数为16位，即CPU内部的运算器一次性能进行16位数据的运算，CPU内部的寄存器最大能存储16位数据单元。8086CPU有20条地址总线进行寻址，那么问题来了，CPU在进行寻址的时候地址信息会先存储在CPU内部，但是8086CPU内部最大可以存储16位地址信息，那么怎么来对20位地址进行存储呢。

其解决办法是在内部通过一个加法器将两个16位地址合成20位地址来进行存储区寻址。其示意图如下:

8086CPU内部的寄存器提供两个16位的地址，通过地址加法器合成一个20位的地址，进而通过输入输出电路将20位地址经由地址总线传送到外部存储区进行寻址。

        两个16位地址通过地址加法器合成20位地址的示意图如下：

     地址加法器计算公式:20位物理地址=16位段地址*16+16位偏移地址。这里简单解释一下，对于二进制数据来讲当进行移位操作的时候，左移动一位相当于*2, 地址1230H*16即向左移位4位，变为12300H。这时候再加上偏移地址00C8H，结果为123C8H，该地址即为我们合成后的20位物理地址。

    举个例子来说明这一问题,学校，体育馆，图书馆位于一条直线上，学校位于这条线的起点。示意图如下:

     如果路人问路，图书馆在哪儿，那么可以有如下两种方式回答:

     1.从学校直走2826m即可达到图书馆

     2.从学校直走2000m到达体育馆，再直走826m达到图书馆

     第一种方法是直接给出图书馆的物理地址(直接地址)，第二种方式是通过体育馆作为中介间隔告诉图书馆的位置。

 

      进一步来想，如果只能通过纸条告诉路人图书馆得位置。但是只有两张可以写三位数的纸条，此时怎么办呢，那么我们可以在第一张纸条上写上200作为段地址，第二张纸条写上826作为偏移地址。那么我们可以通过:段地址200*10+偏移地址826=2826来获知图书馆的位置。

 

2.4 段的概念和段寄存器

   首先要明确一个概念，内存并没有分段，是CPU在寻址的时候进行分段的，如图所示：

       我们可以认为10000H-100FFH组成一个段，该段的起始地址为10000H，段地址为1000H,大小为100H,我们也可以认为10000H-1007FH和10080H-100FFH位两个段，两个段的起始地址分别为10000H和10080H，段地址为1000H和1008H，段的大小为80H。如果一个段的偏移地址长度为N位，那么这个段的大小为2^N。

     前面讲过CPU内部提供两个16位的地址通过加法器合成20位物理地址，那么提供16位段地址的部件是什么呢，显然是CPU内部的寄存器啦，8086CPU内部有四个段寄存器分别为CS,SS,DS,ES

 

2.5 CS和IP

CS和IP作为两个非常重要寄存器，其中CS为代码段寄存器，IP为偏移量，通过公式CS*16+IP便可合成CPU当前要读取指令的物理地址。比如当前CS中存储为M，IP存储为N，那么CPU将从M*16+N的合成地址中取一条指令执行。

通过CS和IP合成当前指令并取指令的逻辑图如上图所示。主要步骤如下:

       （1）将CS和IP送入地址加法器合成20位物理地址为2000H*16+0000H=20000H

       （2）通过输入输出控制电路将20位物理地址送到地址总线进行寻址

       （3）将寻址到的汇编指令mov ax,0123H对应的机器码0123B8H依次通过数据总线传输到CPU中的指令缓冲器中。

       （4）执行指令，此时IP=IP+执行指令的长度，跳转步骤1.

 

         说明一点，8086CPU加点复位后，CS和IP分别被设置为CS=FFFFH，IP=0000H，即开机后的第一条执行指令地址为FFFF0H。

 

2.6 修改CS和IP，代码段的介绍

CS与IP组成CPU当前执行指令的位置，可以通过修改CS与IP改变CPU执行指令的顺序。然而问题来了，如何改变CS与IP 的值呢，这里要注意的是不能使用MOV指令改变CS和IP寄存器的值，因为8086CPU没有提供这样的功能。其实修改CS与IP的值方式有很多种，这里仅介绍jmp。 jmp 段地址:偏移地址 可改变CS与IP寄存器中的值，从而完成CPU执行指令顺序的跳转。比如jmp 12:34 这里CS=0012H IP=0034H 执行jmp 12:34之后将直接跳转到00154H处取指令执行。若仅仅想改变IP的值不改变CS的值，可以使用jmp 某一个合法寄存器  

     代码段为存放代码的一段内存区域，比如如下一段汇编代码：

        mov ax,0000

add ax,123H

mov bx,ax

 jmp bx

        以上一段代码段存储在内存为123B0H-123B9H这段内存区域中，共十个字节，那么我们可以成为这段内存区域为代码段，前面已经介绍过要执行这段代码要把CS：IP指向mov ax，0000的内存区域即可。