《汇编语言（王爽 著）》读书笔记
1. 8086CPU形成物理地址的方式
1.1 段的概念及使用
8086CPU共有20根地址总线，理论上其寻址能力或最大寻址空间为220即1MB。然而8086CPU为16位CPU，也就是说它能一次行处理、传输和暂存的为16位。它采用一种在CPU内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址，如图2.1所示。
图2.1 8086CPU形成物理地址的方式
8086CPU中的相关部件给出两个16位的地址，一个被称为段地址（Segment Address，简称SA），一个被称为偏移地址（Effective Address，简称EA）。地址加法器采用
物理地址 = 段地址 * 16 + 偏移地址
的方法合成物理地址。其本质就是，CPU用一个基础地址加上一个相对于基础地址的偏移地址，得到一个内存单元的物理地址。不难看出，段地址是16字节对齐的，并且一个段的大小最大可以为216即64KB。
但是这并不意味着内存已经被事先划分为16字节为一个单位的段，段的划分和解释只来自于CPU。比如，我们可以认为物理地址为10000H～100FFH的内存单元组成一个段。该段的起始地址（基础地址）为10000H，段地址为1000H，大小为100H。也可以认为物理地址为10010H～100FFH的内存单元组成一个段。该段的起始地址为10000H，段地址为1001H，大小为EFH。通常我们将物理地址记作
段地址:偏移地址
的形式。这样，对于同一个物理地址100FFH，我们既可以用1000H:FFH来表示，也可以用1001H:EFH来表示。可见段只是一种概念上的划分，基础地址和偏移地址相加才是其本质。
1.2 段寄存器
上面提到，“8086CPU中的相关部件给出两个16位的地址”，这里给出段地址的相关部件，其实就是段寄存器，也就是CS，DS，SS和ES其中之一。而给出偏移地址的方式可以有多种，但只能是是特定寄存器中的数据或者立即数或者它们的加和。关于偏移地址的给出就涉及到了寻址的问题，我们先讨论一下几个段寄存器。
1. 代码段寄存器CS（Code Segment）
存储指令所在内存单元的段地址，在CPU到内存中取指令时，段地址默认从中获取。
2. 数据段寄存器DS（Data Segment）
存储数据所在内存单元的段地址，在指令操作数寻址的过程中，段地址默认从中获取。
3. 堆栈段寄存器SS（Stack Segment）
存储栈段所在内存单元的段地址，在push和pop操作时，访问内存单元的段地址从中获取。
4. 附加段寄存器ES（Extra Segment）
可以在指令操作数寻址时替换默认的DS寄存器，以使用新的段地址。
这四个段寄存器都可以用在指令操作数寻址中。在8086CPU的汇编指令中，操作数的偏移地址会用中括号括起来，前面可以选择性地加上段寄存器。如，用[bx]表示偏移地址为寄存器bx中的数值，用es:[bx]表示段地址为寄存器es中的数值，而偏移地址为寄存器bx中的数值。结合前面关于段寄存器的讨论，在指令mov ax,[bx]中，第二个操作数的物理地址默认为DS:BX，而如果使用mov ax,es:[bx]，其物理地址就变为了ES:BX。当然这里的ES也可以换成DS，CS和SS。
特殊地，当CS用来确定下一条指令的物理地址时，其偏移地址一定从指令指针寄存器IP中获取；当SS寄存器用在push和pop指令中来确定栈顶的物理地址时，其偏移地址只能从堆栈指针寄存器SP中获取。
还有一点值得注意的，在用mov指令给段寄存器赋值时，一定要经过一个通用寄存器中转，类似mov ds,0b40h的汇编指令是不合法的。正确的应为先mov ax,0b40h然后mov ds,ax。这属于8086CPU硬件设计的问题，了解就好。
2. 指令的读取与执行
相关的结构如图2.2所示。
图2.2 8086PC读取指令和执行的相关部件
8086PC的指令的读取和执行过程如下，具体过程如图2.3所示。
CS和IP的内容被送入地址加法器
地址加法器将物理地址送入输入输出控制电路
输入输出控制电路将物理地址送上地址线
从指定位置开始存放的机器指令通过地址线被送入CPU
输入输出控制电路将机器指令送入指令缓冲寄存器
IP中的值自动增加从而指向下一条指令
执行控制器执行指令
再次重复以上步骤
图2.3 8086PC读取指令和执行的过程
可见CS:IP所表示的物理地址就是指令的地址，所以CS寄存器被称为代码段寄存器。
另有一点值得注意的是，程序刚载入内存时，寄存器CX的值为程序的返回时的偏移地址。
3. 8086CPU的寻址方式
大多数机器指令，都由两部分构成——操作符（operator）和操作数（operand）。那些不含操作数的指令，实际上是默认了操作数的位置。汇编指令与机器指令是一一对应的，因而也是如此。对于特定的CPU，机器指令的长度是有限的，指令的操作类型即操作符也是给定的有限种，但是操作数的大小是不固定的。为了使操作数长度不受指令长度的限制，我们把操作数放在“各种位置”并且使用各种寻址方式（addressing mode）来确定操作数的值。所谓的寻址（addressing），全称应该是操作数寻址，最终目的不是为了找到某个地址而是为了确定操作数的值。在8086CPU中，对于涉及到内存的寻址方式，虽然可以指定使用不同的段地址，但我们主要关注的是通过各种方式产生的偏移地址，也被称为有效地址（effective address）。一般用记号(ax)和(X)分别表示内存中物理地址为寄存器ax的值和物理地址为X的内存单元的内容，用SA表示段地址，EA表示偏移地址。8086CPU的各种寻址方式如表2.1所示。
这里的相对寻址需要说明一下，在汇编指令中，短转移指令jmp short和近转移指令jmp near后面的操作数是汇编代码中的“标号”，这些“标号”实际上是地址。而当编译形成机器指令后，这些“标号”被翻译成了相对地址，即目的地址的IP值和jmp指令的地址的IP值的差。也就是说，只有从机器指令来看，才能发现它们使用的是相对寻址来获取操作数。它们都是段内转移指令，只改变IP寄存器的值。CS和IP寄存器的值也只能通过类似的转移指令来改变，而不能像其他寄存器（除了PSW寄存器）那样，使用mov指令。
从表中可以看出，在8086CPU的汇编指令中，用中括号将偏移地址括起来表示在内存单元中进行寻址。而且，关于中括号中的内容，是有要求的：
只有bx，bp。si，di这四个寄存器可以用在[...]中进行内存单元寻址；
这四个寄存器可以单个出现。或者只能以四种组合出现bx和si，bx和di，bp和si，bp和di，当然这些情况下都可以再加数字；
若在[...]中使用了bp寄存器，没有指明段寄存器时，默认的段寄存器为SS，若未使用bp，默认的段寄存器为DS可见DS为内存单元寻址的默认寄存器，因此被称为数据段寄存器。
4. 数据处理的两个基本问题
计算机是进行数据处理的机器。那么在获取数据和处理数据时必然要明确两个问题：数据从哪里获取和获取多少数据，也就是数据的位置和数据的长度，
4.1 数据的位置
绝大多数指令进行的是数据的处理，而处理可以大致分为三类：读取、写入和运算。在机器指令的层面上，我们大多时候注意的是指令执行的前一刻，它要处理的数据所在的位置。有三种可能性——CPU内部、内存和端口。比如，对于立即寻址的操作数，数据就在CPU内部的指令缓冲器中；对于直接寻址的操作数，数据就在CPU内部的寄存器中；对于寄存器间接寻址的操作数，数据就在内存中。等等。关于具体寻址方式，上面已经说的很详细了。
4.2 数据的长度
8086CPU可以处理两种长度的数据，字节型（byte）和字型（word）。所以在指令中要指明，指令进行的是字操作还是字节操作。具体的方法如图2.4所示。
