标志寄存器

Posted 2020-11-22 songyaqi

目录

• 标志寄存器（8086CPU）
  • 作用
  • 大小
  • 使用方式
  • ZF标志，在第6位，结果为0则为1,否则为0
  • PF标志，在第2位，结果中1的个数为偶数则为1，否则为0
  • SF 标志，在第7位，结果为负则为1，否则为0；有符号运算有效
  • CF标志，在第0位，存储进位或借位的值
  • OF标志，在第11位，结果溢出则为1，否则为0；没理解透彻
  • DF标志
    • 串传送指令movsb
    • 串传送指令movsw
    • cld和std设置DF标志位
  • adc 指令，带位加法指令，用于计算特别大的数据
  • sbb 指令, 带借位减法指令，用于运算特别大的数据
  • cmp指令，这个玩意有点复杂（P234， 11.8）
  • pushf和popf
  • 标志寄存器在debug中的表示

标志寄存器（8086CPU）

作用

1. 用来存储相关指令的某些执行结果
2. 用来为CPU执行相关指令提供行为依据
3. 用来控制CPU的相关工作方式

大小

标志寄存器有16位

使用方式

标志寄存器是按位起作用，也就是说每一个位都有专门的含义，记录特定的i西南西

flag的1、3、5、12、13、14、15位在8086CPU中没有使用，不具有任何含义。而0、2、4、6、7、8、9、10、11位都具有特殊的含义

ZF标志，在第6位，结果为0则为1,否则为0

zf (Zero Flag) 是零标志位，在第6位；它记录相关指令执行后，其结果是否为0，如果为0，那么zf = 1；否则zf = 0

例如

mov ax, 1
sum ax, 1

执行后， 结果为0，则zf = 1

mov ax, 2
sum ax, 1

执行后，结果不为0，则zf = 0

注意

在指令执行的过程中，有些指令对标志寄存器有影响，比如：add、sum、mul、div、inc、or、and等，他们大都是运算指令；而有些指令对标志寄存器没有影响，比如：mov、push、pop等，他们大都是传送指令。在使用一条指令的时候，要注意这条指令的全部功能，其中包括，执行结果对标志寄存器的哪些标志位产生了影响。

PF标志，在第2位，结果中1的个数为偶数则为1，否则为0

pf( Parity Flag)表示奇偶标志位，在第2位；他记录的是相关指令执行后，如果所有的bit位中1的个数是否为偶数。如果1的个数位偶数，pf = 1，如果为奇数，那么pf = 0

例如：

mov al, 1
add al, 10

执行后结果为1011B,其中有3（奇数）个1，则pf = 0

mov al, 1
or al, 2

执行后，结果为：11B，其中有2（偶数）个1，则pf = 1

SF 标志，在第7位，结果为负则为1，否则为0；有符号运算有效

sf(Symbol Flag)表示符号标志位，在第7位；它记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果为负，则sf = 1；如果非负，sf = 0

通常CPU计算的时候有两种方式，一种是有符号的计算，一种是无符号的计算。

SF标志，就是CPU对有符号数运算结果的一种记录，他记录数据的正负。

如果我们将数据进行无符号运算，SF的值则没有意义，虽然相关指令影响了他的值

例子：

mov al, 10000001B
add al, 1

执行后，结果为10000010B，sf = 1，表示：如果指令进行是有符号运算，那么结果为负

mov al, 10000001B
add al, 01111111B

执行后，结果为0，sf = 0；表示：如果指令记性的是有符号数运算，那么结果为0

CF标志，在第0位，存储进位或借位的值

cf（Carry Flag）表示进位标志位，在第0位。在进行无符号运算的时候，他记录了运算结果的最高有效位向更高位的进位值，或从更高位的借位值

对于位数为N的无符号数来说，其对应的二进制信息的最高位，即第N-1为，就是他的最高位，而假想存在的第N位，就是相对于最高有效位的更高位

? 我们都知道，在两个数相加的时候，会往更高的位进位；比如98H + 98H，将产生进位。由于这个进位值在8位数中无法进行报错。我之前认为这个数就丢失了。其实CPU在运算的时候，并不丢弃这个值，而是记录在CF标志位上面。

例如

mov al, 98H
add al, al

执行后：(al) = 30H, CF = 1,CF 记录了从最高有效位向更高位的进位值

再次执行add al, al

执行后：(al) = 60H, CF = 0, CF记录了从最高有效位向更高位的进位值

而在做减法的时候，有可能向更高位借位；比如，两个8位数据97H - 98H，将产生借位。借位后相当于计算197H-98H；CF来记录这个借位值，例如下面的指令

mov al, 97H
sub al, 98H ; 执行后：（al） = FFH， CF=1， CF记录了向更高位的借位值
sum al, al  ; 执行后：(al) = 0, CF = 0, CF 记录了向更高位的借位值

OF标志，在第11位，结果溢出则为1，否则为0；没理解透彻

of( Overflow Flag)表示溢出标志位，在第11位。它记录了有符号数运算的结果是否产生了溢出，如果产生了溢出，of = 1；如果没有，OF = 0

CPU在执行add等指令的时候，就包含了两种含义：

1. 无符号数运算
2. 有符号数运算

对于无符号数运算，CPU用CF来记录是否产生了进位；对于有符号数运算，CPU用OF来记录是否产生了溢出。当然还要用SF来记录结果的符号。对于无符号数运算98+99没有进位，CF = 0；对于有符号数运算，98 + 99发生溢出，OF= 1

mov al, 0F0H
add al, 88H

add指令执行后：CF = 1, OF= 1。对于无符号数运算，0F0 + 88H有进位CF= 1, 对于有符号运算，0F0H + 88H发生溢出，OF = 1

mov al, 0F0H
add al, 78H

add指令执行后：CF = 1, OF = 0。对于无符号运算，0F0 + 78H有进位，CF = 1；对于有符号运算，0F0 + 78H不会发生溢出, OF = 0

每一个有符号数，似乎都对应着一个无符号数，我们如何知道CPU在执行运算指令的时候，进行的是有符号运算还是无符号运算呢？？？？？？？？？？？？？？

DF标志

df( Direction Flag), 第10位。在串处理指令中， 控制每次操作后si、di的递减

df = 0： 每次操作后si、di递增

df = 1：每次操作后si、di递减

通过cld和std指令来进行设置DF的标志

然后用req movsb/movsw进行复制数据

串传送指令movsb

将ds:si指向的内存单元中的字节送入es:di中，然后根据标志寄存器df位的值，将si和di递增或递减

格式：movsb

功能：执行movsb指令相当于执行下面几步操作

1. ((es) * 16 + (di)) = ((ds) * 16 + (si))
2. 如果df = 0则：(si) = (si) + 1, (di) = (di) + 1
3. 如果df = 1则：(si) = (si) - 1，(di) = (di) - 1

movsb的功能可以这样描述mov es:[di], byte ptr ds:[si]，但是8086CPU没有这样的指令。

如果df = 0

inc si
inc di

如果df = 1

dec si
dec di

串传送指令movsw

movsw功能是将ds:si指向的内存单元中的字节送入es:di中，然后根据标志寄存器df位的值，将si和di递增2或递减2

movsw的功能可以这样描述mov es:[di]. word ptr es:[si] 8086不支持这样的指令，这里只是描述

如果df = 0

add si, 2
add di, 2

如果df = 1

sub si, 2
sub di, 2

movsb和movsw进行的是串传送操作中的一个步骤，一般来说，movsb和movsw都和req配合使用，格式如下

reg movsb

用汇编语法来描述req movsb的功能是:

s:
  movsb
  loop s

cld和std设置DF标志位

cld 指令：将标志寄存器df位，置0

std 指令：将标志寄存器的df位，置1

adc 指令，带位加法指令，用于计算特别大的数据

带进位加法指令，它利用了CF位上记录的进位值

指令格式：abc 操作对象1， 操作对象了

功能：操作对象1 = 操作对象1 + 操作对象2 + CF

比如指令：adc ax, bx实现的功能就是：(ax) = (ax) + (bx) + CF

例：

mov ax, 2
mov bx, 1
sub bx, ax
adc ax, 1

执行后，(ax) = 4。adc执行时，相当于计算：(ax) + 1 + CF = 2 + 1 + 1 = 4

mov ax, 1
add ax, ax
adc ax, 3

执行后，(ax = 5). adc执行时，相当于计算： (ax) + 3 + CF = 2 + 3 + 0 = 5

mov al, 98H
add al, al
adc al, 3

执行后，(al) = 34H。adc执行时，相当于计算：(al) + 3 + CF = 30H + 3 + 1 = 34H

可以看出，adc指令比add指令多加了一个CF位的值。

为啥要加呢？为啥要有这样一条指令呢？ 看一下两个数据0198H和0183H

可以看出加法是分两步进行的

1. 低位相加
2. 高位相加再加上低位相加产生的进位值

下面的指令和add ax, bx具有相同的值

add al, bl
adc ah, bh

CPU提供adc指令的目的，就是来进行加法的第二步运算的，比如我们需要计算特别大的数据的时候可以采用这种方式

sbb 指令, 带借位减法指令，用于运算特别大的数据

带位减法指令，利用CF位上记录的借位值

指令格式： sbb 操作对象1，操作对象2
功能：操作对象1 = 操作对象1 - 操作对象2 - CF
比如指令sbb ax, bx 实现的功能是：(ax) = (ax) - (bx) - CF

cmp指令，这个玩意有点复杂（P234， 11.8）

cmp是比较指令，cmp的功能相当于减法指令，只是不保存结果。指令执行后将对标志寄存器产生影响

指令格式： cmp 操作对象1，操作对象2
功能：计算操作对象1-操作对象2但并不保存结果，仅仅根据计算结果对标志寄存器进行设置。

比如，指令cmp ax, ax做(ax)-(ax)的运算，结果为0，但并不在ax中保存，仅仅影响flag的想改给为。指令执行后：zf = 1, pf = 1, sf = 0, cf = 0, of = 0

下面的指令：

mov ax, 8
mov bx, 3
cmp ax, bx

执行后：(ax) = 8, zf = 0, pf = 1, sf = 0, cf = 0, of = 0

其实我们通过cmp指令执行后，相关标志位的值就可以看出比较的结果

cmp ax, bx

如果(ax) = (bx) 则(ax) - (bx) = 0， 所以zf = 1;

如果(ax) != (bx) 则(ax) - (bx) != 0， 所以zf = 0;

如果(ax) < (bx) 则(ax) - (bx) 将产生借位， 所以cf = 1;

如果(ax) >= (bx) 则(ax) - (bx) 不必借位， 所以cf = 0;

如果(ax) > (bx) 则(ax) - (bx)既不借位，结果又不为0， 所以cf = 1并且zf = 0;

如果(ax) <= (bx) 则(ax) - (bx) 既可能借位，结果可能为0， 所以cf = 1或zf = 1;

指令cmp ax, bx的逻辑含义是比较ax和bx中的值，如果执行后

zf = 1，说明(ax)=(bx)

zf = 0，说明(ax)!=(bx)

cf = 1，说明(ax)<(bx)

cf = 0，说明(ax)>=(bx)

cf = 0并且zf = 0，说明(ax)>(bx)

cf = 1或zf = 1，说明(ax)<=(bx)

以上是无符号的比较逻辑

cmp既可以对无符号进行比较，也可以对有符号进行比较，上面所说的是对无符号数进行比较时，相关标志位对比结果的记录

有符号的比较结果

如果因为溢出导致实际结果为负，那么逻辑上真正的结果必然为正。

如果因为溢出导致实际结果为正，那么逻辑上真正的结果必然为负

pushf和popf

pushf的功能是将标志寄存器的值压栈，而popf是从栈中弹出数据，送入标志寄存器中

pushf和popf，为直接访问标志寄存器提供了一种方法

标志寄存器在debug中的表示