X86汇编3.内存访问

Posted 2021-03-07

最近学习了X86汇编，其实无论是古老的8086还是现在i3/5/7/9,Xeon3/5，在最基本原理上，都是相通的，只是CPU位数，寻址空间，寄存器个数，指令集的扩充等方面有所不同，对于学习，8086永不过时。

1.内存中字的存储
8086CPU中，用16位寄存器来存储一个字，高8位存放高字节，低8位存放低字节。在内存中存储时，由于内存单元是字节单元，一个单元存放一个字节，那么一个字（2字节，16位）应该用两个连续的存储单元（内存地址）来存储，低字节存放在低地址，高字节存放在高地址，这就是我们所说的小端序，大端序与之相反。
字单元：存放一个字型数据（16位）的内存单元，它由两个连续内存单元组成。
8086CPU不支持将数据直接存入段寄存器（DS），需要先将数据存放到通用寄存器，然后再MOV到段寄存器。
“[address]”做为一个整体表示一个内存单元，中括号中的数字表示内存单元的偏移地址。如：
假设DS中为1000H，那么：
MOV Al, [0] ;将10000H内存地址中的数据存入AX
MOV [0], Al ;将AX中的数据存入内存地址10000H
eg.1读取10000H中内存单元的内容
mov bx, 1000H
mov ds, bx
mov al, [0]
eg.2将al中的数据存入10000H内存地址中
mov bx, 1000H
mov ds, bx
mov [0], al

字的传送：
mov bx, 1000H
mov ds, bx
mov ax, [0] ;1000:0处的数据存入AX寄存器
mov [0], ax ;AX寄存器中的值存入1000:0

2.指令学习：mov、add、sub
（1）mov 指令格式：
mov 寄存器， 数据
mov 寄存器，寄存器
mov 寄存器，内存单元
mov 内存单元，寄存器
mov 段寄存器，寄存器
mov 寄存器，段寄存器
mov 段寄存器，内存单元
（2）add指令格式：
add 寄存器， 数据
add 寄存器，寄存器
add 寄存器，内存单元
add 内存单元，寄存器
（3）sub指令格式：
sub 寄存器， 数据
sub 寄存器，寄存器
sub 寄存器，内存单元
sub 内存单元，寄存器

3.数据段
前面讲过段的概念，也讲过代码段，那么我们知道指令和数据都是二进制形式，既然有代码段，那么也应该有数据段。
我们可以将一组长度为N、地址连续、起始地址为16倍数的内存单元当做专门存储数据的内存段，即：数据段。如：123B0H~123B9H这段内存空间做数据段，那么它的段地址为123BH，长度为10个字节。
相比于代码段有代码段寄存器：CS，那么数据段也有数据段寄存器：DS
数据段的数据访问：可以用ds作为数据段的地址，再根据需要访问数据段中的具体单元
如：123B0H~123B9H作为一个数据段
mov ax, 123BH
mov ds, ax ;设置段地址
mov al, 0 ;清零al寄存器，保存累加结果
add al, [0] ;累加数据段第0偏移地址
add al, [1] ;累加数据段第1偏移地址
add al, [2] ;累加数据段第2偏移地址

4.栈
8086CPU提供操作把一段内存以栈的方式进行操作，入栈指令：push，出栈指令：pop。
（1）push 指令格式：
push 寄存器
push 段寄存器
push 内存地址
（2）pop指令格式：
pop 寄存器
pop 段寄存器
pop 内存地址
eg1.
push ax ;把ax寄存器中的数据存入栈
eg2.
pop ax ;从栈顶取出数据存入ax

8086CPU的入栈和出栈操作都可以以字为单位进行。
8086CPU提供段寄存器SS和寄存器SP，栈顶的段地址存放在SS，偏移地址粗放在SP，任意时刻：SS:SP指向栈顶元素。posh和pop指令被执行时，CPU从SS和SP中取到栈顶地址
push ax的执行可分2部分完成：
（1）SP=SP-2，SS:SP指向当前栈顶前面的单元，以当前栈顶前面的单元为新的栈顶。因为栈地址是从高地址向低地址移动使用的。如：栈地址10000H~1000FH，栈底是1000FH，栈顶是10000H，初始时SS是1000H，SP是0010H，栈为空，由于此时要压入数据，SP=SP-2，则SP变成了000EH。
（2）将ax中的内容存入SS:SP指向的内存单元，即：执行push ax后，第一个数据被压入1000EH地址单元，SSH和SP的值不变，等待下一次入栈。
总结：入栈是从高地址向低地址方向增长，此外：任意时刻SS:SP指向栈顶元素
pop ax的执行过程与入栈相反，也可分2部分完成：
（1）将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中
（2）SP=SP+2，SS:SP指向当前栈顶下面的单元，以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。
总结：出栈是从低地址高地址方向减少的，此外：细心读者可以看一下，出栈后，栈内数据并不清零，也就是垃圾数据，所以有时候我们依然能在某些时候读到正确数据，但是千万别侥幸，因为栈随时会增长，覆盖这些数据，更危险的是，此时入果向该地址写入数据，那么程序将立即崩溃。

栈顶越界和栈底越界的问题：栈底越界，我们会读到栈外的数据；栈顶越界，我们会向超出栈空间外的内存空间写入数据，这是非常危险的。但是8086CPU并不提供栈保护机制，这需要程序员自己来完成。

栈段：我们可以将长度为N的一组地址连续、起始地址为16倍数的内存单元，当做栈空间来使用，从而定义一个栈段，但是这仅仅是一种安排，CPU并不会由于这种安排，就在执行pop和push指令时，自动为将我们定义的栈空间当做栈空间访问，需要我们通过SS:SP来控制。此外，pop和push本质上是一种特殊的内存访问指令，pop和push修改的是SP。