汇编03：寄存器

Posted 2021-02-21 yinyunmoyi

寄存器

一个CPU由以下几个部分组成：

1、运算器：负责信息处理

2、寄存器：进行信息储存

3、控制器：控制各种器件进行工作

4、内部总线：连接各种器件（外部总线实现CPU和主板其他部件的联系）

通用寄存器

8086CPU的所有寄存器都是16位的，可以存放两个字节，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。它的上一代CPU中的寄存器都是8位的，为了保证兼容，使原来基于上代CPU编写的程序稍加修改就可以运行在8086之上，8086CPU的AX、BX、CX、DX这4个寄存器都可以分成2个可独立使用的8位寄存器使用：如AX可以分为AH和AL、BX可以分为BH和BL：

AX的低8位组成了AL寄存器、高8位组成了AH寄存器，它们分别都可以独立使用。当分别使用这两个寄存器时，这两种寄存器是独立的，一个寄存器的进位不会影响另一个寄存器。在汇编指令中，不能让操作对象的位数不一致，如果一个是8位，一个是16位（比如在16位寄存器和8位寄存器之间传递数据、将大于最大容量的数据直接存放在寄存器中等），就会出错。

8086CPU可以一次性处理以下两种尺寸的数据：字节byte（8bit）、字word（2byte）

”2地址字单元“表示该字单元（2bytes即2个内存单元）的起始地址为2。在存入一个字的时候，高字节在高地址位，低字节在低地址位。

物理地址

8086CPU是16位CPU，16位CPU意味着：

1、运算器一次最多可以处理16位的数据

2、寄存器的最大宽度为16位

3、寄存器和运算器之间的通路为16位

8086CPU有20位地址总线，如果只是将地址从内部简单的发出，它只能发出16位的地址，8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法形成一个20位的物理地址：

CPU内部提供两个16位的地址，一个称为段地址一个称为偏移地址，这两个地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件，合成为一个20位的物理地址，然后通过输入输出电流将该物理地址送入地址总线，最后传送到存储器。

地址加法器中完成的计算是：物理地址=段地址*16+偏移地址。（乘16相当于段地址左移4位），这个公式其实是：物理地址=基础地址+偏移地址。

段

段并不是内存地址空间的基本划分，而是抽象出来的一个概念，在编程时根据具体情况，将若干地址连续的内存单元看成一个段，这个段有起始地址（起始地址=段地址*16），有大小。同一个内存地址空间，可以根据不同情况有多种划分：

根据段地址和物理地址的转换规则，段的起始地址一定是16的倍数，因为偏移地址最大为16位，有64KB的寻址能力，所以一个段的最大长度为64KB。

“数据在内存21F60H单元中”等价于“数据存在内存的2000H段中的1F60H单元中”

在8086CPU中，段地址在段寄存器中存放，段寄存器有四种：CS、DS、SS、ES。

CS和IP寄存器

这两个寄存器是8086CPU中最关键的两个寄存器，它们指示了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。设CS中的内容为M，IP中的内容为N，8086CPU将从内存M*16+N开始，读取一条指令并执行。也可以表述为：CPU将CS:IP指向的内容当做指令执行。

当从对应物理地址取出一条指令执行时，IP中的值就要增加，如果指令长度为3字节，对应IP的值就要加3个字节的地址，然后继续取指令执行。指令从内存中取出，传送到CPU的指令缓冲器中，然后送到执行控制器中执行。一直重复这个过程。

在8086CPU加电启动或者复位后，CS和IP分别被置为FFFFH和0000H，然后开始执行上述过程，FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机后执行的第一条指令。

CS和IP寄存器的另一个特殊之处在于mov指令无法修改它们两个的值，修改CS和IP寄存器的指令是jmp指令，它的基本格式是"jmp段地址:偏移地址"，如"jmp 2AE3:3"代表CPU将从2AE33H中读取指令，其中CS寄存器中的值被修改为2AE3H，IP寄存器中的值被修改为0003H。此外，还可以直接执行"jmp ax"指令来直接将ax寄存器中的值赋值给IP寄存器，这个指令可以直接修改IP寄存器的值。

DS寄存器和[address]

DS寄存器是段寄存器的一种，经常用来存放要访问数据的段地址。

读取10000H的内容：

mov bx,1000H			将1000H这个数放到寄存器bx中
mov ds,bx				将bx寄存器的值放入ds寄存器中
mov al,[0]				将段地址为1000H，偏移量为0的内存地址的值放入al寄存器中

注意仅知道偏移量是无法唯一确定地址的，还需要知道段地址，指令执行的时候会自动从ds寄存器中读取段地址。而且不能直接将1000H数据放入ds寄存器中，8086CPU不支持这种操作，这与其硬件设计有关，所以只能先用一个寄存器进行中转了。

同理，将al寄存器中的数据放入内存单元中：

mov bx,1000H			
mov ds,bx
mov [0],al				将al寄存器中的值放入段地址为1000H，偏移量为0的内存地址

mov指令访问内存单元的时候，方括号只是标出了偏移地址，段地址默认存在DS寄存器中。

mov、add、sub指令

mov可以用来在寄存器之间、寄存器和内存单元传递数据，还可以把数据直接赋值到寄存器中（注意在汇编源程序中，数据不能以字母开头，如A000h，必须写为0A000h）：

mov ax, 8				将数字8赋值给ax寄存器
mov ax, bx				将bx寄存器的值赋值给ax寄存器
mov ax, [0]				将偏移量为0的内存单元的值赋值给ax寄存器

mov可以传1个字，也可以传递1个字节，这取决于目标寄存器的容量。

add和sub也有两个操作对象，它们的用法和mov类似，也可以操作内存和寄存器：

add ax, 8				将寄存器ax中的值加8
sub ax, bx				将寄存器ax中的值减去bx寄存器中的值，然后存入ax中

栈

入栈和出栈指令：（8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的）

push ax				将ax寄存器中的值送入栈中
pop ax				将栈顶数据取出送入ax寄存器中

当然这些指令也可以使用内存地址和段寄存器作为操作对象。

有两个寄存器存放栈顶的地址，分别是段寄存器SS和寄存器SP，任意时刻下，SS:SP指向栈顶元素。

当执行push或pop指令的时候，都伴随着寄存器SP中值的修改，其中的地址要偏移两个字节（push时指针向低地址移动，pop时向高地址移动）。

8086CPU不保证对栈的操作正确，当栈满的时候push，或栈空的时候pop，都可能会影响栈以外的数据，引发一连串错误，所以在编程的时候要注意这个问题（或许我们可以设置两个寄存器装着栈空间的范围，每次操作的时候检查是否超出范围，但是8086CPU中没有这样的设计）

push和pop本质上是内存传送指令，只不过它要访问的内存单元的地址不是在指令中给出的，而是由两个寄存器给出的，而且这两个指令在操作时还要改变SP寄存器中的值。