寄存器

Posted 2021-12-31 freesfu

寄存器

cpu的组成

一个典型的cpu由运算器、控制器、寄存器等器件构成，这些器件依靠内部总线相连。与cpu内部的总线相对的则是外部总线。

在cpu中：

? 运算器进行信息处理
? 寄存器进行信息存储
? 控制器控制各种器件进行工作
? 内部总线连接各种器件，在他们之间进行数据的传送

汇编程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对cpu的控制。

不同的cpu，寄存器的个数、机构是不相同的。8086cpu有14个寄存器。

这些寄存器分别为：AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP，IP，CS，SS，DS，ES，PSW。

通用寄存器

8086的所有寄存器都是16位的，可以存访两个字节。其中AX，BX，CX，DX这四个寄存器通常用来存放一般性的数据，被称为通用寄存器。

同时为了保证兼容（8086的上代cpu寄存器都为8位），8086cpu的四个通用寄存器都可以分为两个独立使用的8位寄存器来使用。

AX的低8位构成了AL寄存器，高8位构成了AH寄存器。AH和AL寄存器是可以作为独立使用的8位寄存器。

AX可分为AH，AL。BX可分为BH，BL，以此类推。

字在寄存器中的存储

处于对兼容性的考虑，8086cpu可以一次性处理一下两种尺寸的数据

1. 字节：byte，可以存放在8位寄存器中
2. 字：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字节和低字节

比如在AX中，AH和AL中的数据既是分别独立的两个字节，也是AX中字的高字节和低字节。

几条汇编指令

同时需要注意，指令的两个操作对象的位数应当是一致的。

物理地址

cpu在访问内存单元时，需要给出内存单元的地址。所有的内存单元存储空间是一个以为的线性空间，每个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，我们将这个唯一的地址称为物理地址。

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向地址总线发出物理地址之前，必须要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。

这里谈到的是8086如何在内部形成物理地址。

16位结构的cpu

16位机构（16位机，字长为16），描述了cpu具有下面几个方面的结构特性：

? 运算器一次最多可以处理16位数据
? 寄存器的最大宽度位16位
? 寄存器和运算器之间的通路为16位

即是说，在8086中，能够一次性处理，传输，暂存的信息的最大长度为16位。

8086cpu给出物理地址的方法

8086cpu拥有20位地址总线，可以传送20位地址，达到1MB的寻址能力。但是8086一次能处理的地址为16位。

所以8086采用在内部使用两个16位地址合成一个20位物理地址的方法。

即 物理地址 = 基础地址+偏移地址

地址加法器做的工作就是使用 段地址*10H+偏移地址 的方法合成物理地址。

段的概念

内存物理上并没有段的概念。段的概念来自于8086cpu使用的“基础地址（段地址*16）+ 偏移地址 = 物理地址”获取内存单元物理地址的方式.

我们将若个个连续的内存单元看成一个数据段，用基础地址（段地址*16）定位段的起始位置。同时因为偏移地址为16为，所以一个段的最大程度为64KB。

即 SA*16+EA=物理地址

段寄存器

段地址在8086cpu中的四个段寄存器中保存。CS，DS，SS，ES。8086方位内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。

CS和IP

CS和IP是8086cpu中最关键的两个寄存器.

CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器。

在8086PC机种，任意时刻，设CS内容为M，IP内容为N。8086cpu将从内存M*16+N开始，读取一条指令并执行。
即，8086机中，任意时刻，cpu将CS:IP指向的内容当作指令执行。

每当读取一条指令，IP中的偏移值就会自增。增加的大小，取决于指令的长度。

在8086cpu加电启动或者复位（cpu刚开始工作），CS和IP被设置称为CS=FFFFH，IP=0000H。即8086开机执行的第一条指令为FFFF0H单元起始的指令。

现在我们可以回答，在内存中，指令和数据没有任何区别，都是二进制数据，cpu如何区分指令和数据。

cpu将CS：IP指向的内存单元中的内容看作指令，因为8086将CS，IP中的内容当作指令的段地址和偏移地址。如果说内存中的一条信息曾被cpu执行过的话。那么其所在的内存单元一定被CS：IP执行过。

修改CS，IP的指令

8086中大部分寄存器的值都可以用mov（传送指令）来改变。但mov指令不能用来设置CS，IP的内容，因为8086没有提供这个功能。

能够更改CS，IP的内容的指令被统称为转移指令。最简单的转移指令jmp

1. 想同时更改CS，IP，则采用 jmp 段地址:偏移地址的格式
2. 如果仅想更改IP的值，则采用jmp 某一合法寄存器的指令来完成。将更改IP的值为指定寄存器中的值

代码段

可以根据需要将一组内存单元定义为一段。

将长度为N（N<= 64KB）的一组代码存在一组连续的，起始位置为16的倍数的内存单元中。我们认为这一段是用来存放代码的，也就是定义了一个代码段。

使用CS，IP来是cpu执行代码段.

Debug的使用

查看，修改cpu中寄存器的内容：R命令

查看内存中的内容： D命令

修改内存中的内容：E命令（内存中，指令数据没有区别）

将内存中的内容解释为机器指令和对应的汇编指令：U命令

执行CS：IP指向指令：T命令

以汇编形式向内存写入指令：A命令

来自为知笔记(Wiz)