寄存器与内存

寄存器及数据存储

8086寄存器（寄存器都是16位的）

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

兼容性问题（16位寄存器兼容旧机器的8位寄存器）

由于兼容问题的产生，因此通用寄存器被分为两部分，如AX的高八位又被称作AH寄存器，低八位被称作AL寄存器。另外三个通用寄存器同理。

寄存器名称	高八位（8-15）	低八位（0-7）
AX	AH	AL
BX	BH	BL
CX	CH	CL
DX	DH	DL

8086是16位CPU，因此它的字长为16位，一个字可以存储在一个16位寄存器中

1）这个字的高位字节存储在这个寄存器的高八位寄存器

2）这个字的低位字节存储在这个寄存器的低八位寄存器

MOV和ADD指令

指令应用范例

汇编指令	控制CPU完成的操作	高级语言描述
mov ax,18	将18送入AX	AX = 18
mov ah,78	将78送入AH	AH = 78
add ax,8	将寄存器AX中的值加上8	AX = AX + 8
mov ax,bx	将寄存器BX中的数据送入寄存器AX	AX = BX
add ax,bx	将AX，BX中的内容相加，结果存入AX中	AX = AX + BX

需要注意（如果执行下述两条命令，假设AX寄存器初始值为0000H）

add al,FFH

其结果为EF，而不是1EF，而AX寄存器值为00EFH

mov指令操作数据(不需背诵)

指令形式	示例
mov 寄存器,数据	mov ax,8
mov 寄存器,寄存器	mov ax,bx
mov 寄存器,内存单元	mov ax,[0]
mov 内存单元,寄存器	mov [0],ax
mov 段寄存器,寄存器	mov ds,ax
mov 寄存器,段寄存器	mov ax,ds
mov 内存单元,段寄存器	mov [0],ds
mov 段寄存器,内存单元	mov ds,[0]

确定物理地址的方法

物理地址

1）cpu访问内存单元时要给出内存单元的地址

2）所有的内存单元构成的存储空间是一个一位的线性空间

3）每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，这个唯一的地址称为物理地址

8086的尴尬

1）8086有20根地址总线，寻址能力为1MB

2）8086是16位结构的cpu，一次性处理的数据最大宽度为16

3）因此在传递地址上，出现了矛盾

解决矛盾方法

利用两个16位的地址（段地址，偏移地址），合成一个20位的物理地址

地址转换公式

物理地址 = 段地址 * 16 + 偏移地址
实例：
20100H = 2000H * 16 + 0100H

根据上述公式，可以简单的理解到，段地址一定是16的倍数（废话），并且物理地址的确定可以通过不同的段地址与偏移地址构成，类似 6 = 1+5 与 6 = 2+4等，因此物理地址的计算过程不唯一。

内存的分段表示法

8086用“段地址 * 16 + 偏移地址”来计算物理地址的方法获取真实的物理地址。但是内存并没有真正的分段，段的划分来自于CPU

段划分

8086的地址线为20根，将二十个二进制转换为十六进制就是五位(下方横线代替五位十六进制)
_ _ _ _ _

由于物理地址的计算公式是“段地址 * 16 + 偏移地址”，因此每次分配段大小时，都要一次性分配四位二进制位，也就是一位十六进制位

如果我们将前一位当成段地址
_ | _ _ _ _
该情况下
段取值范围：  0-F
偏移取整范围：0000-FFFF

如果我们将前两位当成段地址
_ _ | _ _ _
该情况下
段取值范围：  00 - FF
偏移取值范围：000 - FFF

其余情况同上述规律，因此我们可以观察到，段的划分由我们或者说由cpu决定，真实的物理空间并没有它所代表的含义而变大或者变小。
在寻址过程中，段地址与偏移地址组合形成物理地址，但是偏移地址的最大值不能超过64K，因为寄存器是16位的寄存器

综上：我们经常应用情况一，来作为平时书写物理地址的格式：（2000:1F60）
	2 0 0 0    (段地址)
+	  1 F 6 0  (偏移地址)
---------------
	2 1 F 6 0  (物理地址)

段地址很重要，因此用专门存放段地址的寄存器

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

DEBUG的使用

Debug是什么？

debug是dos系统中著名的调试程序，也可以运行在windows系统模式下。可以查看cpu中的内容、内存情况，并且在机器指令级跟踪程序的运行。

DEBUG常用命令

命令	功能
R	查看、改变CPU寄存器的内容
D	查看内存中的内容
E	改变内存中的内容
U	将内存中的机器指令翻译成汇编指令
A	以汇编指令的格式在内存中写入机器指令
T	运行机器指令

启动debug

1）打开dosbox，输入指令，将masm文件夹挂载到C盘

mount c e:\masm

e:\目录下存放编译汇编程序的文件，才会将这个文件夹挂载到dosbox的c盘

2）直接输入debug，显示“-”符号，证明进入到了debug环境中，如下图

3）尝试用r命令查看寄存器内容：

更改寄存器内容

r 寄存器名称

4）利用d命令查看内存中的内容，之前提到过的段地址与偏移地址的书写格式，是个人习惯，但是物理地址计算公式是恒定不变的

查看指定位置的数据内容

d 段地址:偏移地址

限定查看的数据范围，比如限定只显示偏移地址从 100 到 10F

d 段地址:偏移地址 结尾偏移地址

注意：利用d查看指定地址之后，直接输入d命令执行，其显示的内容为，指定地址的后序地址内容，地址是连续的

5）利用E命令，改变指定内存位置的数据内容，如下操作：

e 段地址:偏移地址 数据1 数据2 数据3 ...

利用e的逐位询问的修改方法（如果旧数据比对成功，则进行修改）

逐个询问式修改：该模式下，每次修改数据前，系统会显示当前地址下的数据值大小

应用格式：
	e 段地址:偏移地址 

操作：
	空格：继续修改操作
	回车：结束修改

6）用U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

汇编指令

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

对应机器指令

e 地址数据（写入）

d 地址（查看）

u 地址（查看代码）

7）用A命令以汇编指令的格式在内存中写入机器指令

有汇编指令

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

对应机器码

a 地址（写入汇编指令）

d 地址（查看数据）

u地址（查看代码）

8）T指令执行CS:IP处的指令，并且显示执行后寄存器的值

9）Q命令退出debug

CS、IP与代码段

CS：代码段寄存器

IP：指令寄存器

8086PC工作过程的简要藐视

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

如下操作，改变cs、ip的地址指向，利用t命令进行指令的执行

jmp指令

修改cs、ip的指令

执行何处的指令，取决于cs:ip

可以通过改变cs:ip中的内容，来控制cpu要执行的目标指令

改变IP的方法

1）通过调试r命令改变IP值

2）通过cpu自主运行，每执行完一条指令，ip值自行加刚刚执行指令长度值

3）通过jmp指令跳转指定地址，cpu更改cs:ip值

转移指令

1）同时修改cs:ip的内容

功能：用指令中给出的段地址修改cs，偏移地址修改ip

jmp 段地址:偏移地址

如：
jmp 2AE3:3
jmp 3:0B18

2）仅修改ip的内容，类似于：mov ip,ax

jmp 某一合法寄存器

如：
jmp ax
jmp bx

操作实验

1）准备两段代码

1000:0

mov ax,123
jmp ax

1000:123

mov bx,456
add ax,bx

2）利用a命令将两段代码写入

3）改变cs：ip的值，设置代码执行的初始位置

4）开始执行，观察跳转数据变化

5）执行过程与代码内容相符，在发生跳转时，ip数据从0003变为了0123，ip值改变，下一条命令读取地址被改变

内存中字的存储

字概述

字是CPU一次所能处理的数据大小，32位CPU一次所能处理的数据为32位，因此其字大小为32位。同理，8086CPU是16位CPU，因此字大小为16位

16位的字如何在寄存器中存储

数据存储方式：高八位放在高字节，低八位放在低字节

观察mov ax,1234指令的存储方式

1）用a指令存储数值

2）用d指令读取指定内存地址的数据

3）观察1234在内存中的存储

5）现象与原理相符

额外小知识：（存储模式）

小端存储：低位数据放在低位字节，高位数据放在高位字节（符合理论现象）

大端存储：低位数据放在高位字节，高位数据放在低位字节

用DS和[address]实现字的传递

要求

CPU要读取一个内存单元的时候，必须先给出这个内存单元的地址

原理

在8086CPU中，内存地址由段地址和偏移地址组成（段地址:偏移地址）

解决方案

DS和[address]配合

mov bx,1000H
mov ds,bx
mov al,[0]

需要注意的点

1）立即数（如1000H、1234H等数值被称作立即数）可以直接赋值给通用寄存器，而不能直接赋值给ds寄存器，因此需要两次mov来对ds初始化

2）如果"[ ]"中没有明确段地址大小，那么默认使用ds中的数据当做段地址，因此[0]等同于[ds:0]

操作观察

1）设置1000:0位置的数据依次为11,22,33

2）利用下述命令操作观察

mov ax,1000
mov ds,ax
mov ax,[0]
mov bx,[2]
mov cx,[1]
add bx,[2]
add cx,[2]

值的变化过程

栈操作的实现

栈结构

1）是一种只能在一端进行插入或删除操作的数据结构。

2）栈的基本操作

入栈：将一个新的元素放置栈顶

出栈：从栈顶取出一个元素

3）栈顶的元素总是最后入展，需要出栈时，有最先被去除

栈指令（针对字进行操作，不是字节操作）

push：入栈

栈顶指针向低地址偏移，数据存入栈顶指针指向位置

pop：出栈

读取数据，栈顶指针向高位地址偏移

8086CPU中，两个与栈相关的寄存器

1）栈段寄存器（SS）：存放栈顶的段地址

2）栈顶指针寄存器（SP）：存放栈顶的偏移地址

汇编代码

mov ax,1000H
mov ss,ax
mov sp,0010H

mov ax,001AH
mov bx,001BH

push ax
push bx

pop ax
pop bx

posted @ 2022-01-16 13:08 v1v1v1 阅读(858) 评论(0) 收藏举报

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