《汇编语言》学习笔记——寄存器
0x02 寄存器
- CPU的组成
- 运算器：信息处理；
- 寄存器：信息存储；
- 控制器：控制各种器件运行；
- 内部总线：连接各种器件，完成数据传输。
内部总线实现CPU内部器件之间的联系，外部总线完成CPU和主板上其他器件的联系。
- 对于汇编程序员来说，CPU的主要部件是寄存器，是可以通过指令读写的。
2.1 通用寄存器
8086CPU的所有寄存器都是16位的，可以存放2个字节。
- AX、BX、CX、DX通常用来存放一般性的数据，称为通用寄存器。
- 由于上一代CPU的寄存器都是8位的，故通用寄存器都可以分为两个独立使用的8位寄存器。
2.2 字在寄存器中的存储
- 8086CPU可以一次性处理两种尺寸的数据。
- 字节：可以存在8位寄存器中。
- 字：可以存在16位寄存器中。
2.3 几条汇编指令
| 汇编指令 | 控制CPU完成的操作 |
|---|---|
| mov ax, 18 | 将18送入ax |
| mov ah, 78 | 将78送入ah |
| add ax, 8 | 将ax中的数据加上8 |
| mov ax, bx | 将bx中的数据送入ax |
| add ax, bx | 将ax和bx中的数据相加送入ax |
汇编指令和寄存器名称不分大小写。
- 特殊情况
- add到16位寄存器溢出时，只保留16位；
- add到8位寄存器溢出时，只保留8位。
- 即使是低位也不会将溢出部分保留到高位。
- 此时低位寄存器和高位寄存器是独立的，没有关系。
两个操作对象的位数必须相同。
2.4 物理地址
- 所有内存单元构成一维线性空间，每个内存单元在其中有唯一的地址，称其为物理地址。
- CPU通过总线发送物理地址之前，需要先在内部形成这个物理地址。
- 不同的CPU有不同的形成方式。
接下来讨论如何在8086CPU内部形成内存单元的物理地址。
2.5 16位结构的CPU
- 16位结构表示的特性。
- 处理：运算器一次最多处理16位的数据；
- 存储：寄存器最大宽度为16位；
- 传输：寄存器和运算器之间通路为16位。
2.6 8086CPU给出物理地址的方法
-
8086CPU有20位地址总线，但又是16位结构（只能发出16位的地址）。
- 8086CPU内部使用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址。
-
8086CPU读写内存过程。
- CPU的部件提供两个16位的地址：段地址和偏移地址；
- 段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器。
- 地址加法器将两个16位的地址合成为一个20位的物理地址；
- 地址加法器通过内部总线将物理地址送入输入输出控制电路；
- 输入输出控制电路通过地址总线传送到内存。
- 地址加法器中采用物理地址=段地址*16+偏移地址的方法。
2.7 物理地址=段地址*16+偏移地址 的本质含义
- 本质含义
- CPU在访问内存时，用一个基础地址（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。
- 等价于：物理地址=基础地址+偏移地址。
2.8 段的概念
- 内存是没有分段的，分段的概念来自CPU。
基础地址=段地址*16，故一个段的起始地址（不是段地址）一定是16的倍数；
偏移地址只有16位，故一个段最大为64KB。
2.9 段寄存器
- 段地址是放在段寄存器中的。
- 8086CPU中为CS、DS、SS、ES，访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。
2.10 CS和IP
- CS和IP指示了当前读取指令的地址。
- CS是代码段寄存器，IP是指令指针寄存器。
- 当前指令的物理地址为CS*16+IP。
- 8086CPU的工作过程可以简要概述如下：
- 将CS和IP的值送入地址加法器计算出指令的物理地址；
- 根据物理地址从内存中取出指令，经过输入输出控制电路送入指令缓冲器；
- 此时IP+=所读指令的长度，使得CS:IP指向下一条指令；
- 指令被送入执行控制器执行。
- 8086CPU刚启动时，CS=FFFFH，IP=0000H，即第一条指令在FFFF0H单元中。
内存中的信息是否为指令，取决于其是否被CS:IP指向。
2.11 修改CS、IP的指令
- 程序员可以改变CS、IP的内容，以控制CPU执行目标指令。
- mov指令被称作传送指令，可以修改大部分寄存器的值。
- 但是不能用于修改CS、IP，因为8086CPU没有提供这样的功能。
- 能够修改CS、IP内容的指令被统称为转移指令，例如jmp。
- 若想同时修改CS和IP的内容，可用jmp 段地址:偏移地址；
- 若只想修改IP的内容，可用形如jmp 某一合法寄存器。
jmp 2AE3:3; CS修改为2AE3，IP修改为3
jmp bx; CS不变，IP修改为BX中的值
2.12 代码段
- 代码段是逻辑意义上用于存放机器码的连续内存单元。
- 逻辑意义意味着CPU并不关心其是否为指令，它只认CS:IP指向的内容。
