寄存器（8086CPU）概述与作用

寄存器（8086CPU）概述与作用

0 概述

所有寄存器均为16位，可以存放两个字节。8086CPU共有14个寄存器，分别是：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、FLAG。

这 14 个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。

• 通用寄存器：
  • 数据寄存器：AX、BX、CX、DX
  • 指针寄存器：SP、BP
  • 变址寄存器：SI、DI
• 段寄存器：CS、SS、DS、ES
• 控制寄存器：IP、FLAG

寄存器	英文名	分类	具体名称	常用关联
AX	Accumulator	数据寄存器	累加寄存器	div除法指令和mul乘法指令会调用；端口的输入输出只能用ax、al存放
BX	Base	数据寄存器	基地址寄存器	经常与ds, es 连用；[bx] 默认调用ds:[bx]
CX	Count	数据寄存器	计数器寄存器	储存循环次数，loop, jcxz指令会调用cx
DX	Data	数据寄存器	数据寄存器	常用来储存数据
SP	Stack Pointer	指针寄存器	堆栈指针寄存器	存放栈顶的偏移地址
BP	Base Pointer	指针寄存器	基指针寄存器	默认与ss相关联，比如 [bp] 默认调用 ss:[bp]
SI	Source Index	变址寄存器	源变址寄存器	常用于 ds:[si]，存放偏移地址，数据从哪里来
DI	Destination Index	变址寄存器	目的地址寄存器	常用于 es:[di]，存放偏移地址，数据到哪里去
DS	Data Segment	段寄存器	数据段寄存器	常用于 ds:[si]，存放段地址，数据从哪里来
ES	Extra Segment	段寄存器	附加段寄存器	常用于 es:[di]，存放偏移地址，数据到哪里去
SS	Stack Segment	段寄存器	堆栈段寄存器	存放栈的段地址
CS	Code Segment	段寄存器	代码段寄存器	存放执行指令的段地址
IP	Instruction Pointer	控制寄存器	指令指针寄存器	存放执行指令的偏移地址
FLAG	Flag	控制寄存器	标志寄存器	按位作用，详见正文

1 通用寄存器

AX、BX、CX、DX用于存放一般性数据，被统称为通用寄存器。

以AX为例，寄存器的逻辑结构如图：

AX、BX、CX、DX这4个寄存器均可分为两个可独立使用的8位寄存器来使用，仍以AX为例，16位寄存器分为两个8位寄存器的情况如图：

1.1 数据寄存器

1.1.1 累加寄存器（AX）

AX寄存器又被称为累加寄存器或简称为累加器，除其暂存数据的作用外，还有一些特殊作用，即在使用MUL指令和DIV指令时。

• 在使用MUL做乘法运算时，两个相乘的数要么都是8位，要么都是16位。如果两个相乘的数都是8位的话，则一个存放在AL，另一个位于其他寄存器或内存字节单元，默认乘法结果保存在AX当中；如果两个相乘的数都是16位的话，一个默认存放在AX中，另一个位于其他寄存器或内存字单元，默认乘法结果有32位，高位默认保存在 DX 中，而低位则默认保存在 AX 中。
• 在使用MUL做除法运算时，除数有两种情况，即除数可以是8位或者是16位的，且除数可以存放在寄存器中或者是内存单元中，被除数则由AX负责。当除数为8位时，被除数一定是16位的，并默认放在AX寄存器中；当除数位16位时，被除数一定是32位的，此时被除数高16位存放在DX中，低16位存放在AX中。

1.1.2 基地址寄存器（BX）

除了暂存一般性数据的功能外，BX主要还是用于其专属功能——寻址（寻找物理内存地址）上，BX寄存器中存放的数据一般是用来作为偏移地址使用的。在 8086 CPU 中，CPU 是根据 <段地址：偏移地址> 来进行寻址操作，经常与DS、ES连用，如DS:[BX]，[BX] 默认调用DS:[BX]。

1.1.3 计数器寄存器（CX）

除了暂存一般性数据的功能外，CX也有其专门用途——储存循环次数，loop, jcxz指令会调用cx。

当使用LOOP循环指令时，可以通过CX指定需要循环的次数，CPU每一次执行LOOP指令时，都会做两件事：

1. 令CX=CX-1，即令CX计数器减去一
2. 判断CX中的值，如果CX中的值为0则跳出循环

1.1.4 数据寄存器（DX）

除了暂存一般性数据的功能外，DX在其他方面也具有用途，已在介绍AX寄存器时有所介绍过了。

1.2 指针寄存器

1.2.1 BP寄存器

BP为基指针寄存器，与其他几个用来寻址操作所使用的寄存器（BX,SI,DI）没有太大区别。

它作为通用寄存器的一种，其可以暂存数据，而BP又不是数据寄存器，意味着其不能分割成为两个8位寄存器使用。

以 […] 的方式访问内存单元而且在 […] 中使用了寄存器 BP 的话，那么如果在指令中没有明确或者说是显示的给出段地址时，段地址则使用默认的 SS 寄存器中的值（BX，SI，DI 会默认使用 DS 段寄存器），比如DS:[BP]中明确给出了段地址位于DS中。

1.2.2 SP寄存器

SP寄存器必须与SS段寄存器一起使用，所以SP寄存器将在后文中与SS段寄存器一起作介绍

1.3 变址寄存器

SI (Source Index) 是源变址寄存器，DI (Destination Index) 即是目的变址寄存器。

8086 CPU 中的 SI 寄存器和 DI 寄存器其实和 BX 寄存器的功能是差不多的，即寻址操作和暂存一般性数据，只不过 SI 寄存器和 DI 寄存器均不是数据寄存器，所以它们不能够拆分为 2 个独立的 8 位寄存器。

SI：常用于 DS:[SI]，存放偏移地址，数据从哪里来

DI：常用于 ES:[DI]，存放段地址，数据到哪里来

示例：

MOV SI,0		    ;初始化偏移地址为 0
MOV AX,[SI]		    ;将段地址为 DS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,DS:[SI]		;将段地址为 DS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,SS:[SI]		;将段地址为 SS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中

MOV DI,0    		;初始化偏移地址为 0
MOV AX,[DI]		    ;将段地址为 DS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,DS:[DI]		;将段地址为 DS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,SS:[DI]		;将段地址为 SS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中

2 段寄存器

2.1 代码段寄存器（CS）

CS:IP 两个寄存器指示了 CPU 当前将要读取的指令的地址，其中 CS 为代码段寄存器，而 IP 为指令指针寄存器 。

当我们运行一个可执行文件时，我们需要另外一个程序来将这个可执行文件加载到内存当中，一般是通过操作系统的外壳程序（ Shell 程序）将可执行文件加载到内存中以后，就会设置 CPU 中的两个寄存器，即设置 CS:IP 两个寄存器指向可执行文件的起始地址，此后 CPU 便从这个起始地址开始读取内存中的指令，并且执行。

我们在写汇编程序时，通常会使用 START 标记，其实这个标记就是用来标记起始地址的，当将一个汇编程序编译，连接成可执行文件以后，再通过操作系统的 Shell 程序将可执行文件加载到内存中以后，这个 START 所标记处的地址就是整个可执行文件的起始地址了 。

即，当一个可执行文件加载到内存中以后，CS:IP 两个寄存器便指向了这个可执行文件的起始地址，然后 CPU 就可以从这个起始地址开始往下读取指令，当读取完指令后，CS:IP 将会自动的改变（基本上是改变 IP） ，从而指向下一条要读取的指令，这样就可以执行这个可执行文件了 。

2.2 堆栈段寄存器（SS）

在任何时刻，SS:SP 都是指向栈顶元素，要注意8086 CPU 并不会保证我们对栈的操作会不会越界，所以我们在使用栈的时候需要特别注意栈的越界问题 。

• 当使用 PUSH 指令向栈中压入 1 个字节单元时，SP = SP - 1；即栈顶元素会发生变化；

• 当使用 PUSH 指令向栈中压入 2 个字节的字单元时，SP = SP – 2 ；即栈顶元素也要发生变化；

• 当使用 POP 指令从栈中弹出 1 个字节单元时， SP = SP + 1；即栈顶元素会发生变化；

• 当使用 POP 指令从栈中弹出 2 个字节单元的字单元时， SP = SP + 2 ；即栈顶元素会发生变化；

2.3 数据段寄存器（DS）及附件段寄存器（ES）

DS 段寄存器来存放要访问的数据的段地址；ES段寄存器是一个附加段寄存器，当其他段寄存器不够用时，可以考虑使用ES段寄存器。

3 控制寄存器

3.1 FLAG寄存器

FLAG寄存器与其他寄存器不同，其他寄存器都是用来存放数据的，而FLAG寄存器按位起作用。

8086CPU的FLAG寄存器结构如图所示：

• ZF标志：零标志位，记录相关指令执行后，其结果是否为0。结果为0，则zf=1；结果不为0，则zf=0。
• PF标志：奇偶标志位，记录相关指令执行后，其结果的所有bit位中1的个数是否为偶数。如果1的个数为偶数，则pf=1；如果为奇数，则pf=0。
• SF标志：符号标志位。记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果结果为负，则sf=1；如果非负，则sf=0。
• CF标志：进位标志位，一般情况下，在进行无符号数运算时，记录运算结果的最高有效位是否向更高位进位，或从更高位借位。
• OF标志：溢出标志位，一般情况下，记录了有符号数运算的结果是否溢出。如果发生溢出，OF=1；如果没有，OF=0；
• DF标志：方向标志位，在串处理指令中，控制每次操作后si、di的增减。df=0，si、di递增；df=1，si、di递减。

3.2 IP寄存器

通常与CS寄存器配合使用，已在前文的CS介绍中介绍过。

4 巨人的肩膀

王爽. 汇编语言.第3版[M]. 清华大学出版社, 2013.

https://blog.csdn.net/ulan420/article/details/126329586