文章目录
CPU概述
一个典型的CPU由运算器、控制器、寄存器等器件组成，这些器件靠内部总线相连。简单的说在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
内部总线和外部总线(地址总线、数据总线、控制总线)的区别：
- 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
寄存器
对于一个汇编程序员来说，CPU中的主要部件是寄存器。寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件。程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。
8086CPU有14个寄存器，分别是：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW
8086CPU所有的寄存器都是16位的（16bit），可以存放两个字节（2Byte）
AX、BX、CX、DX通常用来存放一般性数据被称为通用寄存器
8086上一代CPU中的寄存器都是8位的，为了保证兼容性，这四个寄存器（通用寄存器）都可以分为两个独立的8位寄存器使用。
- AX可以分为AH(高位)和AL(低位)
- 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
一个字可以存在一个16位的1寄存器中，这个字的高位字节和低位字节自然就存在这个寄存器的高8位寄存器和低8位寄存器。
- 字节：记为byte，一个字节由8个bit组成，可以存在8位寄存器中
- 字：记为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低位字节 1 word = 2 byte
为了方便区分，16进制的数后面加H，2进制的数后面加B，10进制的什么也不加
几条汇编指令
汇编指令不区分大小写
| 汇编指令 | 控制CPU完成的操作 | 用高级语言的语法描述 |
|---|---|---|
| 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中的数值加8 | AX = AX + 8 |
| mov ax,bx | 将寄存器BX中的数据送入寄存器AX | AB = BX |
| add ax,bx | 将AX,BX中的内容相加，结果存在AX中 | AX = AX + BX |
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时一个一维的线性空间。我们将这个唯一的地址称为物理地址。
16位结构的CPU
概括的讲，16位结构描述了一个CPU具有以下几个方面特征：
- 运算一次最多可以处理16位的数据
- 寄存器最大宽度为16位
- 寄存器和运算器之间的通路是16位的
8086CPU给出物理地址的方法
8086外部有20位地址总线，可传送20位地址，寻址能力为1MB（2的20次方Byte）。8086内部为16位结构，它只能传送16位的地址，表现出的寻址能力却只有64KB(2的16次方)。
8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法1来形成一个20位的物理地址
当8086CPU要读写内存时：
- CPU中的相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，另一个称为偏移地址
- 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件
- 地址加法器将两个16位地址合成一个20位的物理地址
- 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路
- 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线
- 20位物理地址被地址总线传送到存储器
地址加法器采用物理地址=段地址*16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。
端地址*16有一个更常用的说法是左移4位，计算机中所有信息都是以二进制的形式存储的，段地址当然也不例外。机器只能处理二进制信息。左移四位中的位，指的是二进制位。
通过上面移位次数和各种形式数据的关系，我们可以发现：
- 一个数据的二进制形式左移1位，相当于该数据乘以2
- 一个数据的二进制形式左移N位，相当于该数据乘以2的N次方
- 地址加法器如何完成段地址*16的运算？就是将以二进制形式存放的段地址左移4位
进一步思考我们可以看出：一个数据的十六进制形式左移1位，相当于乘以16；一个数据的十进制形式左移1位，相当于乘以10；一个X进制的数据左移1位，相当于乘以X
”段地址*16+偏移地址=物理地址”的本质含义
段地址*16+偏移地址=物理地址的本质含义：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。
段的概念
内存并没有分段，段的划分来自于CPU，由于8086CPU用“（段地址*16）+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式来管理内存。在编程时可以根据需要，将若干地址连续的内存单元看错一个段，用段地址*16定位段的起始地址（基础地址和），用偏移地址定位段中的内存单元。
检测点2.2：（16位CPU） （《汇编语言》第三版25页检测点的详细解题步骤）
-
给定段地址为0001H，仅通过变化偏移地址寻址，CPU的寻址范围为(0010H)到(1000FH)
解题：1、偏移地址为0时，物理地址=0001H*16=0010H
2、16位的系统偏移地址最大为FFFFH，最小范围是0010H，所以最大范围则是FFFFH+0010H=1000FH
-
有一数据存放在内存20000H单元中，现给定段地址为SA，若想用偏移地址寻到此单元，则SA应满足的条件是：最小为（1001H）,最大为2000H。
解题：1、由"物理地址=（段地址*16+偏移地址）"可知，当偏移地址为0时，段地址为最大值，所以：段地址最大值=20000H/16=2000H
2、由物理地址公式可知，偏移地址为最大值时，段地址为最小值，16位的偏移地址最大值为FFFFH，所以 20000H = 段地址*16 + FFFFH，得出段地址为(20000H-FFFFH)/16=2000H-FFFFH/16=1001H
段寄存器
段地址在8086CPU的段寄存器中存放
8086CPU中有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES。当8086要访问内存时由这个4个段寄存器提供内存单元的段地址。
CS和IP
CS和IP是8086CPU中最关键的寄存器，它们指示了CPU当前要读取指令的地址。
CS为代码段寄存器。IP为指令指针寄存器。
CS和IP读取流程在《汇编语言》第三版26页
修改CS、IP的指令
在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。
mov指令可以改变8086CPU大部分寄存器的值，被称为传送指令。
修改AX中的值：
- mov ax,123
mov指令不能用于设置CS、IP的值，8086CPU没有提供这样的功能
mov指令不能用于设置CS、IP的值，8086CPU没有提供这样的功能。
8086CPU为CS、IP提供了另外的指令来改变它们的值：转移指令（能够改变CS、IP内容的指令统称为转移指令）
同时修改CS、IP
若想同时修改CS、IP的值可以用指令"jmp 段地址:偏移地址"完成
- jmp 2AE3:3 （物理地址：(CS)2AE3H*16+(IP)0003H=2AE33H）
- jmp 3:0b16 （物理地址：(CS)0003H*16+(IP)0B16H=0B46H）
仅修改IP的内容
jmp 某一合法寄存器 。用寄存器中的值修改IP.
-
mov ax,200
-
jmp ax (用ax的值修改IP)
代码段
对于8086PC机，在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段。可以将长度为N(N<=64KB)的一组代码，存在一组地址了连续、起始地址为16的倍数（段地址都是16的倍数）的内存单元中，这段内存时用来存放代码的，从而定义了一个代码段。
如何使得代码段中的指令被执行
CPU只认被CS:IP指向的内存单元的内容为指令。所以要让CPU执行放在代码段中的指令，必须要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。