汇编语言与接口技术第二章 80x86微处理器
汇编语言与接口技术第二章 80x86微处理器
8086的内部结构之寄存器
寄存器
寄存器相较于存储器有更快的存取速度且易于操作。
根据功能可以将寄存器分为通用寄存器，段寄存器，专用寄存器。
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通用寄存器：传，存数据，可以参与逻辑运算。
MOV AX ,BX ; 传数据 MOV AX,1234H ; 存 ADD AX,BX INC AX; 参与预算并保存结果 ; BP,SP 一般用于维护站内数据 存栈指针 最经典的是在进行函数跳转时保护主程序数据不变 PUSH BP; 压入栈底 MOV BP,SP; 存原来的SP保护SP ..... ..... MOV SP,BP; 复原SP POP BP; 复原BP RET ; 推出子函数 ;可参考 :https://blog.csdn.net/bagboy_taobao_com/article/details/7370504 ; SI DI 一般在寻址时存放偏移地址。通用寄存器有AX,BX,CX,DX,SI,DI,BP,SP共八个
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段寄存器
存放段地址的寄存器，有CS，DS，SS，ES
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控制（专用）寄存器
IP，FLAG
其中通用寄存器又可以进一步细分
- 数据寄存器（AX，BX，CX，DX）
- 段寄存器（DS，CS）
- 指针寄存器（SP，BP）
它们更多的作用和分类参考这个，写的非常好。
为了考试，重点掌握数据寄存器和指针寄存器内容，上面博客已经足够。
FLAG标志寄存器
每一位有特定作用，用来辅助进行逻辑有运算。共9个。
| 名称 | 符号 |
|---|---|
| 溢出标志 | OF |
| 进位标志 | CF |
| 零标志 | ZF |
| 符号标志 | SF |
| 奇偶标志 | PF |
| 中断标志 | IF |
| 辅助进位标志 | AF |
| 跟踪标志 | TF |
其中前四个重点掌握之后了解即可。
溢出标志和进位标志
无符号数才有进位（CF），有符号数才有溢出（OF）。学习过半加器全加器之后，很容易明白，如果我们要计算两个16位数的和，就要把两个半加器级联起来，此时对于低八位就是所谓无符号数，如果向上进一就是往高八位进一，也就是所谓进位（CF = 1），如果高八位向上进一，就超出了16位的最大表示范围，也就是所谓的溢出（OF = 1）。这样我们把低八位看出无符号数，高八位看成有符号数也非常自然了。
因此，它们都是根据是否超出自己应有的范围决定的。这个范围取决于是什么类型的数字，这个图表示的很明确：
总之，把两个数看成无符号数才可以判断CF，看成有符号数才可以判断OF。考试时用如下判断方法基本就够了。
以下以8位寄存器为例
判断CF：
- 把二进制数化成无符号的十进制数，求得结果，如果超出了[0,255],CF = 1
- 直接二进制计算，如果出现第九位，CF = 1
判断OF：
- 把二进制转换为有符号十进制数，如果结果超过了[-128,127]，OF = 1
- 直接二进制计算，如果符号位发生改变，OF = 1
有几个简单的推论，首先CF = 1，计算结果是正确的，OF = 1计算结果是错误的，这个通过上面全加器的例子很容易明白。
其次，OF = 1，仅可能出现在这两个数都是正数或者都是负数的情况，否则根本不会超范围，OF始终为0。
之后的ZF看是否为0，SF看是否为负，PF看是否有偶数个1（用于奇偶校验）了解即可。
存储器
存储器是一段连续的区域，地址从0开始，寻址范围受到地址总线的约束，我们主要讨论的8086cpu的地址总线有20根，故而其寻址能力是$$2^{10}$$。
需要了解两个重要概念。存储单元，存储器的基本单元，大小是1字节或者1字，8086的存储的单元是1字节。物理地址，存储单元的唯一编号。
CPU与存储器的交互过程
首先来看它们之间的连接结构，CPU和存储器需要完成数据的交互，因此一根可双向传递的数据总线。CPU要存放或者取出的数据在哪一个存储单元？这由地址总线传达给存储器，要求存储器准备好对应数据。这个过程的时机，数据总线是写入还是读出，都需要控制，所以还有控制总线，
接下来看具体工作过程。
- 控制总线发出访存请求，作用是打开存储器，允许它们进行信息交互
- 地址总线发出需要的地址，由存储器经过译码，寻址后准备好数据。
- 控制总线发出读写命令，存储器接受后，进行对应的读写操作。
- 数据总线将数据传入或传出CPU。
注意：译码，寻址操作都由存储器完成。
CPU对存储器的分段管理
因为地址总线有20根，但寄存器最大也只有16位，因此对于物理地址超过0FFFFH的存储单元，就很难表示，就有了分段的方式对存储器的划分。
这只是CPU对存储器的一种管理方式，并不是物理意义上的将存储器切开，而是逻辑上的将存储器划分为若干段。
划分方式
先将存储器分若干段，再将每个段中地址赋以对应的偏移量。类似于二维数组的思想，先找到某“行”再找到某“列”。
学会它首先明确几个概念。
- 物理地址：如上所述
- 段地址：物理地址的高16位
- 偏移地址（有效地址EA）：相对于段首址的偏移量。
- 逻辑地址：段地址和偏移地址的连携表示，形如DS:EA
我们可以通过，段地址 * 16 + 偏移地址 = 物理地址，的公式得到物理地址。也可以看出段地址的物理地址一定是16的倍数。
另外，如果在十六进制下乘16等价于左移1位，在二进制下等价于左移4位。
划分段特点
这一个个划分出来的逻辑段是可以重叠的。
最大的划分数量是每16个单元划分一个段，最大有\(2^{20} \div 16=2^{16}=64KB\) 个。
最小划分数量是每 \(2^{16}\) 个单元互粉一个，共16个。
同一个物理地址对应的逻辑地址是不唯一的，根据划分方式的不同而不同。
CPU的内部结构和工作时序
了解性内容，包括8086的40个引脚作用，最大最小模式，最小模式下的读写时序等，有时间的话单开一篇总结。
