汇编语言第二章

        在CPU中,有四种主要的部件。运算器,控制器,寄存器,内部总线。这里的内部总线用于CPU内部进行各种信息的传递,与第一章所讲的控制总线,数据总线,地址总线不同,第一章所描述的总线属于外部总线,作为CPU与外部期间进行信息传递的通路。运算器用于各种信息的处理,寄存器用于信息的处理,控制器用于控制信息的处理。对于利用汇编编程来说,寄存器是主要操作的部件,不同的CPU中寄存器的个数和种类是不同的,8086CPU寄存器个数为14个AX,BX,CX,DX,CS,SS,DS,ES,SI,DI,SP,BP,IP,PSW。

2.1 通用寄存器和字在寄存器中的存储

8086CPU所有的寄存器均为16位,其中AX,BX,CX,DX这四个寄存器一般作为通用的寄存器使用,用于存储一般的数据。16位寄存器能存储的最大值为2^16=65536,在8086CPU寄存器之前有很多8位的寄存器的CPU,为了和以前在8位寄存器下写的程序相兼容,8086CPU将16位寄存器可分为高八位和低八位的寄存器使用。

   以AX寄存器为例,其逻辑结构如下图所示,从做到右依次为高位到低位。

   

比如我们存储一个数据2000H(后缀H,hex代表16进制),其二进制位10000000000000B(B,binary代表二进制),我们将该数据存入AX中为:

0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0

当我们将AX分为两个8位寄存器的时候为:AH(AX High 8-BIT),AL(AX Low-BIT)。

        类似的BX,CX,DX分成8位寄存器为:BH和BL,CH和CL,DH和DL

一个字节代表8位二进制位,一个字代表两个字节即16位二进制位。当存储一个字节的时候可以将其存储在寄存器的高8位或者低8位,当存储一个字的时候需要将该字的高字节存储在寄存器的高8位,将该字的低字节存储在寄存器的低8位。

2.2 一些汇编指令和物理地址

(1)mov ax,12h与MOV AX,12H是一样的效果,汇编指令不区分大小写

(2)若ax和bx当前存储的值都是8226H,当执行add ax,bx的时候其结果应该为1044CH,但是存储结果的寄存器ax为16位

         而1044CH位20位,所以进位的1不能存储(当可以影响进位标识寄存器),相加后的ax存储的值为044CH

(3)指令add al,93h,执行器al中的数据为C5H,相加之后为158H。但是你会以为在al中存储58H,同时将最高位的1存储在ah中,那么这样理解你就错了,因为当汇编指令使用8位寄存器的时候,是作为独立的寄存器使用与其高位寄存器是无关的。所以ax中的值为0058h.

(4) 在进行运算和数据传送的时候。寄存器的位数必须一致,不能出现mov ax,bl或者add bh,ax之类的指令。

(5) 在第一章已经介绍过,计算机内的所有存储区都是通过进行统一进行编制的,其寻址是通过地址总线进行寻址,每个存储区单元都有唯一的地址进行寻址,这个地址我们称为物理地址。

2.3 16位机和8086进行寻址的方法

16位机代表CPU内部进行运算和寄存的位数为16位,即CPU内部的运算器一次性能进行16位数据的运算,CPU内部的寄存器最大能存储16位数据单元。8086CPU有20条地址总线进行寻址,那么问题来了,CPU在进行寻址的时候地址信息会先存储在CPU内部,但是8086CPU内部最大可以存储16位地址信息,那么怎么来对20位地址进行存储呢。

其解决办法是在内部通过一个加法器将两个16位地址合成20位地址来进行存储区寻址。其示意图如下:

8086CPU内部的寄存器提供两个16位的地址,通过地址加法器合成一个20位的地址,进而通过输入输出电路将20位地址经由地址总线传送到外部存储区进行寻址。

        两个16位地址通过地址加法器合成20位地址的示意图如下:

     地址加法器计算公式:20位物理地址=16位段地址*16+16位偏移地址。这里简单解释一下,对于二进制数据来讲当进行移位操作的时候,左移动一位相当于*2, 地址1230H*16即向左移位4位,变为12300H。这时候再加上偏移地址00C8H,结果为123C8H,该地址即为我们合成后的20位物理地址。

    举个例子来说明这一问题,学校,体育馆,图书馆位于一条直线上,学校位于这条线的起点。示意图如下:

     如果路人问路,图书馆在哪儿,那么可以有如下两种方式回答:

     1.从学校直走2826m即可达到图书馆

     2.从学校直走2000m到达体育馆,再直走826m达到图书馆

     第一种方法是直接给出图书馆的物理地址(直接地址),第二种方式是通过体育馆作为中介间隔告诉图书馆的位置。

      进一步来想,如果只能通过纸条告诉路人图书馆得位置。但是只有两张可以写三位数的纸条,此时怎么办呢,那么我们可以在第一张纸条上写上200作为段地址,第二张纸条写上826作为偏移地址。那么我们可以通过:段地址200*10+偏移地址826=2826来获知图书馆的位置。

2.4 段的概念和段寄存器

   首先要明确一个概念,内存并没有分段,是CPU在寻址的时候进行分段的,如图所示:

       我们可以认为10000H-100FFH组成一个段,该段的起始地址为10000H,段地址为1000H,大小为100H,我们也可以认为10000H-1007FH和10080H-100FFH位两个段,两个段的起始地址分别为10000H和10080H,段地址为1000H和1008H,段的大小为80H。如果一个段的偏移地址长度为N位,那么这个段的大小为2^N。

     前面讲过CPU内部提供两个16位的地址通过加法器合成20位物理地址,那么提供16位段地址的部件是什么呢,显然是CPU内部的寄存器啦,8086CPU内部有四个段寄存器分别为CS,SS,DS,ES

2.5 CS和IP

CS和IP作为两个非常重要寄存器,其中CS为代码段寄存器,IP为偏移量,通过公式CS*16+IP便可合成CPU当前要读取指令的物理地址。比如当前CS中存储为M,IP存储为N,那么CPU将从M*16+N的合成地址中取一条指令执行。

通过CS和IP合成当前指令并取指令的逻辑图如上图所示。主要步骤如下:

       (1)将CS和IP送入地址加法器合成20位物理地址为2000H*16+0000H=20000H

       (2)通过输入输出控制电路将20位物理地址送到地址总线进行寻址

       (3)将寻址到的汇编指令mov ax,0123H对应的机器码0123B8H依次通过数据总线传输到CPU中的指令缓冲器中。

       (4)执行指令,此时IP=IP+执行指令的长度,跳转步骤1.

         说明一点,8086CPU加点复位后,CS和IP分别被设置为CS=FFFFH,IP=0000H,即开机后的第一条执行指令地址为FFFF0H。

2.6 修改CS和IP,代码段的介绍

CS与IP组成CPU当前执行指令的位置,可以通过修改CS与IP改变CPU执行指令的顺序。然而问题来了,如何改变CS与IP 的值呢,这里要注意的是不能使用MOV指令改变CS和IP寄存器的值,因为8086CPU没有提供这样的功能。其实修改CS与IP的值方式有很多种,这里仅介绍jmp。 jmp 段地址:偏移地址 可改变CS与IP寄存器中的值,从而完成CPU执行指令顺序的跳转。比如jmp 12:34 这里CS=0012H IP=0034H 执行jmp 12:34之后将直接跳转到00154H处取指令执行。若仅仅想改变IP的值不改变CS的值,可以使用jmp 某一个合法寄存器  

     代码段为存放代码的一段内存区域,比如如下一段汇编代码:

        mov ax,0000

add ax,123H

mov bx,ax

 jmp bx

        以上一段代码段存储在内存为123B0H-123B9H这段内存区域中,共十个字节,那么我们可以成为这段内存区域为代码段,前面已经介绍过要执行这段代码要把CS:IP指向mov ax,0000的内存区域即可。

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