汇编语言 学习记录 - 02 - 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，并由内部总线相连。

内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系，外部总线实现CPU和主板上其它器件的联系

总结即是在CPU中：

  • 运算器进行信息处理；
  • 寄存器进行信息存储；
  • 控制器协调控制各种器件进行工作；
  • 内部总线实现CPU内各个器件之间的联系，在它们之间进行数据的传送

对于汇编程序员而言，CPU的主要研究器件是寄存器。寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件，通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。

8086CPU的寄存器：

  • 8086CPU有14个寄存器：
    • 通用寄存器：AX、BX、CX、DX
    • 变址寄存器：SI、DI
    • 指针寄存器：SP、BP
    • 指令指针寄存器： IP
    • 段寄存器：CS、SS、DS、ES
    • 标志寄存器：PSW
  • 共性
    • 8086CPU所有的寄存器都是16位的，可以存放两个字节

通用寄存器

一般用于存放一般性的数据。
以AX为例：
一个16位寄存器可以存储一个16位的数据，可存放2个字节。
一个16位寄存器所能存储的最大值为2^16 -1。

8086上一代CPU中的寄存器都是8位的，为了保证程序的兼容性，通用寄存器均被分为两个独立的8位寄存器使用：

  • AX可以分为AH和AL
  • BX可以分为BH和BL
  • CX可以分为CH和CL
  • DX可以分为DH和DL

字在寄存器中的存储

  • 字节（byte）：一个字节由8个bit组成，可以存在8位寄存器中。
  • 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位字节和地位字节

8086是16位CPU，8086的字长（word size）为16bit。
一个字（word）可以存在一个16位寄存器中：

  • 这个字的高位字节存在这个寄存器的高8位寄存器
  • 这个字的低位字节存在这个寄存器的低8位寄存器

物理地址

CPU访问内存单元时，要给出内存单元的地址。所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有一个唯一的地址，即就是物理地址。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。

16位结构中的CPU

16位结构的CPU具有以下几方面的结构特性：

  1. 运算器一次性最多可处理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（16位结构CPU）具有20位地址总线，可传送20位地址，寻址能力为1M，根据以上结构特性，8086CPU寻址能力也只有64KB，处理这两者的寻址空间矛盾方法即是：用两个16位地址(段地址、偏移地址)合成一个20位的物理地址。

地址加法器合成物理地址的方法：物理地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址

在段地址现有的16位基础结构上，左移4位（2^4 Byte），再与偏移地址相加，就可得到20位的物理地址。

本质含义

CPU在访问内存时，用一个基础地址（对于8086CPU是段地址×16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。

内存的分段表示

这里的段地址，并不是内存被划分成了一个一个的段，每一个段有一个段地址，它而是来自于CPU的划分。

段地址在计算时，并不唯一固定，同一段内存，具有多种分段方案，即CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。
举例：8086CPU访问物理地址为123C8H的内存单元：

（1）段地址×16 必然是 16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数；
（2）偏移地址为16位，16 位地址的寻址能力为 64K，所以一个段的长度最大为64K。

偏移地址16位，变化范围为0 ~ FFFFH，用偏移地址最多寻址64KB。
例：给定段地址2000H，用偏移地址寻址的范围是：20000H ~ 2FFFFFH，共64K。

存储单元地址的表示方法：
数据在21F60H内存单元中，段地址是2000H，说法
（a）数据存在内存2000:1F60单元中；
（b）数据存在内存的2000H段中的1F60H单元中。

段地址在汇编中很重要，CPU会用专门的段寄存器存放段地址：

  1. CS - 代码段寄存器
  2. DS - 数据段寄存器
  3. SS - 栈段寄存器
  4. ES - 附加段寄存器

CS 与 IP

CS：代码段寄存器
IP： 指令指针寄存器
CS:IP：CPU将内存中CS:IP指向的内容当作指令执行

8086PC工作过程的简要描述：
（1）从CS:IP指向内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；
（2）IP = IP + 所读取指令的长度，从而指向下一条指令；
（3）执行指令。 转到步骤（1），重复这个过程。

实例：

mov ax, 0123H
mov bx, 0003H
mov ax, bx
add ax, bx

若内存中有数据 B8 23 01 BB 03 00 89 D8 01 D8，究竟用作一般数据，还是用作指令？CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看作指令。

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posted @ 2022-06-20 02:56  Zerimon  阅读(131)  评论(0)  编辑  收藏  举报