汇编语言_第2章 寄存器

第2章 寄存器

一个典型的CPU 由运算器、控制器、寄存器 等器件构成，这些器件靠内部总线相连。在CPU中：

• 运算器进行信息处理；
• 寄存器进行信息存储；
• 控制器控制各种期间进行工作；
• 内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据的传送；

2.1 通用寄存器

• 通用寄存器：通常用来存放一般性的数据的寄存器。如8086CPU 中AX、BX、CX、DX 这4个寄存器【8086CPU中所有的寄存器都是16位的。】

  8086CPU 中AX、BX、CX、DX 都可分为2个独立使用的8位寄存器来用：

• AX: AH和AL;

• BX: BH和BL;

• CX: CH和CL;

• DX: DH和DL;
  

2.2 字在寄存器中的存储

• 字节：byte，一个字节由8个bit组成。
• 字: word，一个字由2个字节组成，这2个字节分别称为高位字节和低位字节
  

2.3 几条汇编指令

注：

• 在写一个汇编指令或一个寄存器名称时不区分大小写。
• 16位的寄存器，当要写入的数据超过16位时，最高位的数据无法写入，仅能写入低16位数据。
• 在进行数据传送和运算时，要注意指令的2个操作对象的位数应一致。
  例：mov ax，bl （ax 为16位，bl 为8位 此指令是错误的）

2.4 物理地址
所有内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有一个唯一的地址，即物理地址。

2.5 16位结构的CPU
16位结构（16位机、字长为16 位）：

• 运算器一次最多可以处理16位的数据；
• 寄存器的最大宽度为16位；
• 寄存器和运算器之间的通路为16位；

2.6 8086CPU给出物理地址的方法
8086CPU 有20位地址总线，即1MB寻址能力。8086CPU 又是16位结构，在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位。表现出的寻址能力只有64KB.

• 地址加法器 采用 物理地址= 段地址x16 + 偏移地址 的方法合成物理地址。
• 例：8086CPU要访问地址为123C8的内存单元
  

“段地址x16” 更为常用的说法是左移4位。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。 即 一个数据的16进制形式左移1位，相当于x16；X进制的数据左移1位，相当于乘以X。

2.7 物理地址= 段地址x16 + 偏移地址 的本质含义

• “物理地址= 段地址x16 + 偏移地址”
  的本质含义：CPU在访问内存时，用一个基础地址（段地址x16）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。即
  “基础地址+偏移地址=物理地址”

2.8 段的概念
其实，内存并没有分段，段的划分来自于CPU，由于8086CPU 用“基础地址（段地址x16）+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.

注意：

• 段地址x16 必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数；
• 偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB,所以一个短的长度最大为64KB.
• 在8086 PC 中，数据在21F60H 内存单元中，表示为：
  ①数据存在内存 2000:1F60 单元中；
  ②数据存在内存的2000段中的1F60单元中；

2.9 段寄存器
段地址在8086CPU的段寄存器中存放。8086CPU 有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES.

2.10 CS 和 IP
**CS : 代码段寄存器；IP : 指令指针寄存器；**它们指示了CPU 当前要读取指令的地址。
在8086PC机中，任意时刻，设CS中的内容为M,IP中的内容为N，8086 CPU将从内存 Mx16+N 单元开始，读取一条指令并执行。即： CPU将 CS:IP 指向的内容当做指令执行。
- 8086CPU 读取、执行一条指令的过程：

- 8086CPU 工作过程：
①从CS:IP 指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；
②IP=IP+所读指令长度，从而指向吓一条指令；
③执行指令。转到步骤①重复这个过程；

CPU根据什么将内存中的信息看作指令？
CPU将CS:IP 指向的内存单元中的内容看作指令，因为，在任何时候，CPU将CS、IP 中的内容当做指令的段地址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中读取指令码，执行。

2.11 修改CS、IP 的指令

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，可以通过修改CS、IP 的内容来控制CPU执行目标指令。

• mov 指令：传送指令； mov ax，123 注：mov指令不能用于设置CS、IP的值。
• jmp指令：转移指令；
  同时修改CS、IP的内容： jmp 段地址：偏移地址 （用指令中给出的段地址修改CS,偏移地址修改IP）
  例：jmp 2AE3:3
  仅修改IP 内容， jmp 某一合法寄存器 （指令功能：用寄存器中的值修改IP）
  例：jmp ax

2.12 代码段

例：
mov ax，0000 （B8 00 00）
add ax，0123 （05 23 01）
mov bx，ax （8B D8）
jmp bx （FF E3）
这段长度为10 个字节的指令，存放在123B0H~123B9H的一组内存单元中，我们就认为123B0H ~ 123B9H 这段内存是用来存放代码的，是一个代码段，它的段地址为123BH,长度为10个字节。
要让CPU执行我们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。

预备知识：Debug的使用
①什么是Debug？
Debug 是DOS、Windows 都提供的实模式（8086 方式）程序的调试工具。使用它，可以查看CPU 各种寄存器中的内容、内存的情况 和 在机器码级跟踪程序的运行。
②Debug 功能

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	改写内存中的内容
U	将内存中的机器指令翻译成汇编指令
T	执行一条机器指令
A	以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

③进入Debug 参考：https://blog.csdn.net/madao1234/article/details/82951640
④ R 命令查看CPU中各个寄存器中的内容

用R命令改变寄存器中的内容：用R+寄存器名

⑤ D命令 查看内存内容
d 段地址：偏移地址 的格式查看

使用D命令，Debug将输出3部分内容：

• 中间是从指定地址开始的128个内存单元的内容，16进制的格式输出；（注意在每行的中间有一个“-”，它将每行的输出分为2部分，便于查看）

• 左边是每行的起始地址；

• 右边是每个内存单元中的数据对应的可显示的ASCII码字符；没有对应可显示的ACSII码字符 用 . 代替

• 在使用 d 段地址：偏移地址 之后，接着使用D命令，可列出后续的内容。

• 指定D命令查看范围： d 段地址：起始偏移地址 结尾偏移地址 ， d 1000:0 9 查看 1000:0 ~ 1000:9的内容。
  

⑥E 命令 改写内存中的内容

可以用E命令逐个修改某一地址开始的内存单元的内容 ：

• e 1000:1
• Debug 显示起始地址1000:1 和第一个单元的原始内容，然后光标停在“ . ”
  的后面提示输入想要写入的数据，输入数据改写当前内存单元 ，不输入直接按空格则不修改内存单元
• 当前单元处理完成后 （按了空格键表示处理完成），Debug 将接着显示下一个内存单元的内容， 所有改写完成后，按Enter ,E命令操作结束。
  

⑦ e命令写入机器码 ，U命令查看机器码含义，T命令执行内存中的机器码

⑧ A命令 以汇编指令的形式在内存中写入机器指令

To be continue…