第二章 寄存器

Posted 2021-01-13 mr-gao1

• 一.通用寄存器

• 通用寄存器通常用来存放一般性的数据。

• 二.字在寄存器中的存储

  出于对兼容性的考虑，8086CPU可以一次性处理两种尺寸的数据：

• 1.字节：记为byte，一个字节由8个比特（即二进制位）组成，可以存在8位寄存器中。
• 2.字：记为word，一个字由两个字节组成，这两个字节分别称为这个字的高位字节和低位字节。

•  

  三.物理地址

  CPU通过地址总线送入存储器的必须是一个内存单元的物理地址。 在CPU向地址总线上发出物理地址之前，必须在内部先形成这个物理地址。 不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式。

  16位结构的CPU

  • 16位结构的CPU具有下面几方面的结构特性：

  • 运算器一次最多可以处理16位的数据
  • 寄存器最大宽度为16位
  • 寄存器和运算器之间的通路为16位

•  

  内存单元的地址在送上地址总线之前，必须在CPU中处理、传输、暂时存放，对于16位CPU，能一次性处理、传输、暂时存储16位的地址。

   8086CPU给出物理地址的方法

  8086CPU有20位地址线，可以传送20位地址，达到1MB的寻址能力。
  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。
  从8086CPU的内部结构来看，如果将地址从内部简单地发出，那么它只能送出16位的地址，表现出的寻址能力只有64KB。
  事实上，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。

• 8086CPU相关部件的逻辑结构如图所示：  当8086CPU要读写内存时：
  (1).CPU中的相关部件提供两个16位地址，一个称为段地址，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位地址合并成哟个20位物理地址
  (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
  地址加法器采用物理地址=段地址X16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址

  四.段的概念

  "段地址"中的“段”的概念，其实来自于CPU。内存并没有分段，段的划分来自于CPU。

  五.段段寄存器

  段地址在8086CPU的段寄存器中存放。
  8086有4个段寄存器：CS，DS，SS，ES。

  六.CS和IP

  当8086CPUCPU要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。

• CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器，他们指示了CPU当前要读取指令的地址。

  • CS为代码段寄存器
  • IP为指令指针寄存器

•  

  在8086PC中，任意时刻，设CS中的内容为M，IP中的内容为N，8086CPU将从内存M×16+N单元开始，读取一条指令并执行。
  也可以描述为：8086机中，任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。

• 如图显示了8086CPU读取、执行指令的工作原理：
  
  

  • 8086CPU当前状态：CS中的内容为2000H，IP中的内容为1000H
  • 内存20000H~20009H单元中存放着可执行的机器码

•  

  七.修改CS、IP的指令

  在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，程序员可以通过改变寄存器的内容实现对CPU的控制。 CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。
  8086CPU大部分寄存器的值，都可以通过mov指令来改变。mov指令被称为传送指令。
  mov指令不能用于设置CS、IP的值，原因是：8086没有提供这样的功能。
  能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令。

  八.代码段

  对于8086PC机，在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一段。可以将长度为N（N<=64KB5）的一组代码，存在一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元中。存在这段内存单元中的代码可以成为一个代码段。

  将一段内存当作代码段，仅仅是我们在编程时的一种安排，CPU并不会由于这种安排，就自动的将我们定义的代码段中的指令当作指令来执行。
  CPU只认被CS:IP指向的内存单元中的内容为指令。
  要让CPU执行我们放在代码段中的指令，必须要将CS:iP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。

• 九.总结
• 段地址在8086CPU的段寄存器中存放。当8086CPU要访问内存时，由段寄存器提供内存单元的段地址。8086CPU有4个段寄存器，其中CS用来存放指令的段地址。
• CS存放指令的段地址，IP存放指令的偏移地址。
• 8086机中，任意时刻，CPU将CS：IP指向的内容当作指令执行
• 8086CPU的工作过程：
  （1）从CS：IP指向内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器
  （2）IP指向下一条指令
  （3）执行指令
  （4）转到步骤（1），重复这个过程
• 8086CPU提供转移指令修改CS、IP的内容。