(重编)《汇编语言(第三版)》笔记(二) - 寄存器

2017年6月19号重编，完善思维导图。
2017年8月12号重编，完善思维导图。

// 监测点 1.1 答案
1.答案：13
  解析：8KB = 8*1024 Byte = 2的13次方 Byte  
        因为每个内存单元是1 Byte，所以地址总线就是13根。
2.答案：1KB 的存储器有 1024 个存储单元。存储单元的编号从 0 到 1023。
3.答案：1KB 的存储器可以存储 1024*8 个 bit，1024 个 Byte。
4.答案：1GB、1MB、1KB 分别是 2^30、2^20、2^10 Byte。(n^m 的意思是 n 的 m 次幂) 
5.答案：8080、8088、80286、80386 的地址总线宽度分别是 16 根、20 根、24 根、32 根，则它们的寻址能力分别为:64(KB)、1(MB)、16(MB)、4(GB)。 
6.答案：8080、8088、8086、80286、80386 的数据总线宽度分别为 8 根、8 根、16 根、 16 根、32 根。则它们一次可以传送的数据为:1(B)、1(B)、2(B)、2(B)、4(B)。 
7.答案：从内存中读取 1024 字节的数据，8086 至少要读 512 次、80386 至少要读 256 次。
8.答案：在存储器中，数据和程序以二进制形式存放。

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第二章：寄存器

• 一个 CPU 基本由：运算器、控制器、寄存器等器件构成，靠内部总线相连。
  • 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，在数据传递
• 对于程序员来讲，主要部件是寄存器，寄存器是程序员可以用指令读写的部件。
• (了解)8086CPU(一个古老的CPU)有 14 的寄存器：AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP，IP，CS，SS，DS，ES，PSW。

1.通用寄存器

• 8086CPU的所有寄存器都是 16 位的，可以存放两个字节（一个字节 8 位）。
• AX，BX，CX，DX这 4 个存储器通常放一般性的数据，被称为通用寄存器。

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• 一个 16 位寄存器可以存储一个 16 位的数据，最大值为 2的16次方 - 1
• 8086CPU的上一代 CPU 中的寄存器都是 8 位，为了保证兼容，AX，BX，CX，DX都可以分为两个独立使用的 8 位寄存器。
• AX 可分为 AH(height) 和 AL(low)。
• BX 可分为 BH(height) 和 BL(low)。
• CX 可分为 CH(height) 和 CL(low)。
• DX 可分为 DH(height) 和 DL(low)。

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2.字在寄存器中的存储

• 出于兼容新考虑，8086CPU可以一次性处理两种尺寸的数据
• 字节(byte)：一个字节由 8 个 bit 组成，存在 8 位寄存器中。
• 字(word)：一个字由两个字节组成，分别称为高位字节、低位字节。

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3.几条汇编指令

• 一条汇编指令或一个寄存器的名称不区分大小写。

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• 练习：请计算一下下面表格的结论.

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• (在第三行卡住了，才知每一行的结论都是相关连的。)
• (其次：如mov ax, 001AH,001AH不要想当然就是bx。)

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• 练习：请计算一下下面表格的结论.

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• 系统自带的计算器都有进制转换的功能，请结合计算。

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• 答案在下一期

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，每一个内存单元在空间中都有唯一的地址(物理地址)。
• 在 CPU 向地址总线上发出物理地址之前，必须要在内部先形成物理地址。

5.16位结构的CPU

• 8086CPU是 16 位机(16 位结构的CPU)
• 运算器一次最多可以处理16位数据
• 寄存器的最大宽度为 16 位
• 寄存器和存储器之间的通路为 16 位

6.8086CPU给出的物理地址的方法

• 8086CPU 有 20 位地址总线，可以传送 20 位地址，达到 1MB （1MB=1024x1024=2的20次方）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。
• 从内部结构看：简单的发出只能送出 16 位的地址，表现出 64KB 的选址能力。
• 8086CPU 采用一种在内部用两个 16 位地址合成的方法来形成一个 20 位的物理地址。

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• 地址加法器采用物理地址=段地址x16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。
• 例如，8086CPU 要访问地址为123C8H的内存单元，过程如下：

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• 个人理解

• 结合上面两张图，再结合计算，我起初还不明白，1230x16=12300?``WHY？

• 通过计算和对第二张图的理解

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• 图中二进制向左移了四位
• 集合上图中结论：一个 X 进制的数据左移 1 位，相当于乘以 X。
• 我一个一个的乘以2，发现确实等于 12300
• 突然知道，16 是十进制的，转换成 16 进制是 10 。
• 结论：16 要转换成相同进制再计算。
• 结论：十六进制的段地址 x16，结果就是加一个 0.

7.“物理地址=段地址x16+偏移地址”的本质含义

• 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。
• 段地址x16可以看作是基础地址。

8.段的概念

• 内存并没有分段，段的划分来自于 CPU，由于 8086CPU 用 "物理地址=基础地址(段地址x16)+偏移地址" 的方式给出内存单元的物理地址，我们可以用分段的方式来管理内存。
• 偏移地址为 16 位，16 位地址的寻址能力为 64K，所以一个段的长度最大为 64K 。

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• 答案见下回

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(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)、ES(附加段寄存器，前面几个放不下，就放在这里)
• 当 8086CPU 要访问内存时由这 4 个段寄存器提供内存单元的段地址。

10.CS和IP

• CS 和 IP 是 8086CPU 中两个最关键的寄存器，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。
• 8086CPU 中任意时刻，CPU 将 CS:IP 指向的内容当作指令执行

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• 读取一条指令后，IP 中的值自动增加，以使 CPU 可以读取下一条指令。当前读入的指令 B82301
• 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；
• 2.IP = IP + 所读指令的长度，从而指向下一条指令；
• 3.执行指令。转到步骤(1)，重复这个过程。
• CS 和 IP 的内容提供了 CPU 要执行指令的地址。

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11.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 中的内容来控制执行目标指令。
• mov：传送指令，不能用于设置 CS、IP 的值。
• 转移指令：能够改变 CS、IP 的内容的指令
• jmp：一个最简单的可以修改 CS、IP 的指令

jmp 2AE3:3,执行后：CS=2AE3H，IP=0003H，CPU 将从 2AE33H 处读取指令。

• "jmp 段地址:偏移地址" 指令的功能为：用指令中给出的段地址修改 CS，偏移地址修改 IP。
• "jmp 某一合法寄存器" 指令的功能为：用寄存器中的值修改 IP。

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12.代码段

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实验 1 查看 CPU 和内存，用机器指令和汇编编程

• 步骤见下期