汇编语言第2章 寄存器

Posted 2021-01-12 yinghuapiaoluo

*****本章学习*****

一、学习目标

? 了解通用寄存器

? 掌握字数据在寄存器中的存储

? 掌握物理地址的计算方法，并理解其本质

? 理解段的概念

? 了解段寄存器

? 掌握寄存器CS和IP的用途

? 掌握汇编指令mov，add和jmp的基本用法

 

二、学习内容

1、补充：相关基础知识总览

2、通用寄存器

3、字在寄存器中的存放

4、汇编指令：mov，add

5、8086给出物理地址的方法

6、CS和IP

 

~~~~1、相关基础知识总览

（1）CPU概述

&&知识点：

a.一个典型的CPU由运算器、控制器、寄存器等器件组成

b.内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系

c.外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系

ps：对于一个汇编程序员来说，CPU中的主要部件是寄存器

 

（2）本课程声明

本课程内容介绍基于8086CPU

8086是Intel系列中16位微处理器，地址总线20位

8086有14个16位寄存器：

AX，BX，CX，DX（通用寄存器）

SI，DI，BP，SP   （基址和变址寄存器）

CS，SS，DS，ES（段寄存器）

IP，FLAGS           （指令指针和标志寄存器）

ps：汇编语言中不区分大小写

 

~~~~2、通用寄存器

&&知识点：

（1）8086CPU中，寄存器AX，BX，CX，DX通常用于存放一般性数据，称为通用寄存器。 

（2）每个寄存器均为16位。

（3）存放的无符号数据范围：0~65535

（4）为了保证兼容，AX，BX，CX，DX这四个寄存器可拆分成两个8位寄存器单独使用

? AX分为AH和AL

? BX分为BH和BL

? CX分为CH和CL

? DX分为DH和DL

eg:   以AX为例，可将AH和AL作为8位寄存器单独使用

AH和AL存放的无符号数据范围：0~255

 

ps：这张图让我想起了大端法，小端发还有还有检测点2.1的题目。做的时候不是很熟悉，我不停地要看AH和AL的位置

 

~~~~3、字在寄存器中的存储

（1）字和字节

? 字节  内存划分的基本单位  byte

? 字      两个字节

? 双字  四个字节

? 四字  八个字节

ps：一个字由两个字节组成，可以存在一个16位寄存器中，前面的是高位字节，后面的是低位字节，这让我想到了字节的存储，包括怎么看它的地址

&&知识点：

字的高8位-->存放于通用寄存器的高8位寄存器

字的低8位-->存放于通用寄存器的低8位寄存器

 

~~~~4、汇编指令：mov，add

（1）引例

 

 

（2）指令使用注意事项

? 在mov和add指令中，两个操作对象的位数应一致

 

? 运算时超出寄存器表示的位数的情形

 

注意：这里的AL和AH各自作为独立的寄存器使用！

 

Conclusions:

这一部分内容我主要不熟悉16进制数的计算，看上去跟普通的加法区别不大，但是可能不熟悉16进制数的表示，做的时候稍微有点困难，检测点2,1花了不少时间。

还有就是AH和AL的位置，AH在前面，AL在后面，一开始做检测点2.1的时候不停地看PPT和书，后来慢慢地熟悉了也就算的快一点了

上图的那个1看上去好像丢失了，AX中的数据为：0058H。但实际上，CPU并没有真正丢弃这个进位值

 

*****检测点2.1*****

（1）写出每条汇编指令执行后相关寄存器中的值

mov  ax,62627     AX=f4a3h

mov  ah,31H         AX=31a3h

mov  al,23H          AX=3123h

add   ax,ax           AX=6246h

mov  bx,826CH    BX=826ch

mov  cx,ax           CX=6246h

mov  ax,bx           AX=826ch

add   ax,bx           AX=04d8h

mov  al,bh            AX=0482h

mov  ah,bl            AX=6c82h

add   ah,ah           AX=d882h

add   al,6              AX=d888h

add   al,al             AX=d810h

mov  ax,cx           AX=6246h

（2）只能使用目前学过的汇编指令，最多使用4条指令，编程计算2的4次方

ps：这道题跟实验一中的任务2类似，有两种写法

（a）让CS和IP指向2000:0000然后运行这段代码

mov  ax,1

add   ax,ax

jmp   2000:0003

（b）直接用a命令输入以下代码然后用t命令执行

mov  ax,2

add   ax,ax

add   ax,ax

add   ax,ax

 

Conclusions:

对于我来说，计算还比较薄弱，所以第一个计算我在算完了之后打到电脑里去试了，看看有没有算错的

容易搞混的就是那个数字后面的h，在写的时候是要加上H的，但是到了输入代码的时候就不加H了

ps：在quiz当中两次出现了计算题，那个数字后面都是加H了，为了加深印象，我把这个检测点放在了博客里提醒自己

 

~~~~5、8086给出物理地址的方法

（1）内存单元的物理地址

&&知识点：

（a）CPU访问内存单元时要给出内存单元的地址

（b）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，这个唯一的地址称为物理地址

 

（2）8086表示物理地址的解决途径

问题：16位的寄存器无法直接表示20位的物理地址，怎么解决呢？

 

“段”是8086为解决用16位寄存器表示20位的物理地址而引入的一个逻辑上的概念

 

Conclusions：

8086在内部用两个16位地址通过计算合成得到一个20位的物理地址

基础地址 × 16 + 偏移地址 = 物理地址

段地址 × 16 + 偏移地址 = 物理地址

段地址是一个段的起始物理地址

 

~~~~6、相关说明

（1）8086中，通过段地址：偏移地址来间接描述内存单元的物理地址

CPU根据如下公式计算得到物理地址：

物理地址 = 段地址 × 16 + 偏移地址

其中：

（a）“段地址：偏移地址”也称“逻辑地址”

（b）“段地址 × 16”构成段的起始物理地址，故根据需要划分段使用时，段的起始物理地址必须是16的倍数

（2）段的划分是灵活的，一个物理地址可以用不同的“段地址：偏移地址”表示

（3）在写法上，地址通常用十六进制表示。表示十六进制的H在“段地址：偏移地址”中可省略不写

 

Conclusions：

（1）物理地址 = SA * 16 + EA

（2）EA的变化范围为0h~ffffh

（3）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64K

 

~~~~7、CS和IP

? 引入

（1）指令和数据是应用上的概念。在内存中，它们均以二进制形式存在

（2）计算机在工作是通过CS:IP来判断哪些是指令

（3）8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES

&&知识点：

CS：代码段段寄存器，用于存放代码段的“段地址”

IP：指令指针寄存器，用于存放CPU将要读取的指令在代码段中的偏移地址

CS：IP对应的物理地址存放的是CPU将要读取的指令

? 计算机工作过程

第1步：CPU基于CS:IP，计算出物理地址，然后到相应的内存单元读取指令，送到指令缓冲区

第2步：CPU自动修改IP的值，IP = IP + 所读取指令的长度，从而为下一条指令读取做准备

第3步：执行指令，转第1步，重复此步骤

 

? 修改CS和IP的指令jmp

  

 

*****检测点2.3*****

下面的3条指令执行后，CPU几次修改IP？都是在什么时候？最后IP中的值是多少？

mov  ax,bx

sub   ax,ax

jmp   ax

解：CPU 4次修改IP

第一次：读取mov  ax,bx之后

第二次：读取sub   ax,ax之后

第三次：读取jmp    ax之后

第四次：执行jmp    ax修改IP

最后IP中的值是0000H

ps：类似的一道题出现在了quiz当中，我忘记了最后一次执行也会改变IP的值，所以把这道题拿出来放在了博客里提醒自己

 

*****延伸阅读*****

 

这张图来自深入理解计算机系统，课上的时候并没有非常理解这张图，有些东西不熟悉

CPU：中央处理单元

ALU：算术/逻辑单元

PC：程序计数器

USB：通用串行总线

总线：贯穿整个系统的是一组电子管道，称作总线，它携带信息字节并负责在各个部件间传递

I/O设备：系统与外界的联系通到，每个I/O设备都是通过一个控制器或适配器与I/O总线连接起来的

主存：临时存储设备，在处理器执行程序时，它被用来存放程序和程序处理的数据

处理器：CPU，是解释存储在主存中指令的引擎

有了这些理解，再去看那张图就不那么困难了，有些时候一张看似很复杂的图，把它拆分开来也就没有那么复杂了

学习也是如此，一个很大的知识点，一次性吃下来不太可能，但是如果把它拆分成几个小的知识点，理解起来就会容易很多，学的也更快