标志寄存器

CPU内部的寄存器中，有一种特殊的寄存器（对于不同的处理机，个数和结构都可能不同）具有三种作用：

1） 用来存储相关指令的某些执行结果；

2） 用来为CPU执行相关指令提供行为依据；

3） 用来控制CPU的相关工作方式。

 

这种特殊的寄存器在8086CPU中，被称为标志寄存器。8086CPU的标志寄存器有16位，其中存储的信息通常被称为程序状态字（PSW）。简称flag。

flag和其他寄存器不一样，其他寄存器是用来存放数据的，都是整个寄存器具有一个含义。

而flag寄存器是按位起作用的，也就是说，它的每一位都有专门的含义，记录特定的信息。

15    14 13 12   11 10        9    8   7   6   5   4     3   2   1   0

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

 

flag的1、3、5、12、13、14、15位在8086CPU中没有使用，不具有任何含义，而其余位都具有特殊的含义。

 

 

ZF标志

flag的第6位是ZF，零标志位。它记录相关指令执行后，其结果是否为0。如果结果为0，那么ZF=1，如果结果不为0，那么ZF=0。

 

mov ax,1

sub ax,1

执行后，结果为0，则ZF=1，表示“结果是0”。

 

mov ax,2

sub ax,1

执行后，结果不为0，则ZF=0，表示“结果不是0”。

 

在计算机中0表示逻辑假，表示否定，1表示逻辑真，表示肯定。

 

注意，在8086CPU的指令集中，有的指令的执行是影响标志寄存器的，比如：add、sub、mul、div、inc、or、and等，它们大都是运算指令（进行逻辑或自述运算）；有的指令的执行对标志寄存器没有影响，比如：mov、push、pop等，它们大都是传送指令。

 

我们在使用一条指令的时候，要注意这条指令的全部功能，其中包括，执行结果对标记寄存器的哪些标志位造成影响。

 

 

PF标志

flag的第2位是PF，奇偶标志位。它记录相关指令执行后，其结果的所有二进制位中1的个数是否为偶数。如果1的个数为偶数，PF=1，如果为奇数，那么PF=0。

比如：

mov al,1

add al,10

执行后，结果为00001011B，其中有3（奇数）个1，则PF=0。

 

 

SF标志

flag的第7位是SF，符号标志位。它记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果结果为负，SF=1，如果非负，SF=0。

 

我们知道计算机中通常用补码来表示有符号数据。计算机中的一个数据可以看作是有符号数，也可以看成是无符号数。比如：

00000001B，可以看作为无符号数1，或有符号数+1；

10000001B，可以看作为无符号数129，也可以看作有符号数-127。

这也就是说，对于同一个二进制数据，计算机可以将它当作无符号数据来运算，也可以当作有符号数据来运算。比如：

mov al,10000001B

add al,1

结果：(al)=10000010B

 

我们可以将add指令进行的运算当作无符号数的运算，那么add指令相当于计算129+1，结果为130（10000010B）；也可以将add指令进行的运算当作是有符号数的运算，那么add指令相当于计算-127+1，结果为-126（10000010B）。

 

不管我们如何看待，CPU在执行add等指令的时候，就已经包含了两种含义，也将得到用同一种信息来记录的两种结果。关键在于我们在程序需要哪一种结果。

 

SF标志，就是CPU对有符号数运算结果的一种记录，它记录数据的正负。

在我们将数据当作有符号数来运算的时候，可以通过它来得知结果的正负。

如果我们将数据当作无符号数来运算，SF的值则没有意义，虽然相关的指令影响了它的值。

 

这也就是说，CPU在执行add等指令时，是必须要影响到SF标志位的值的。至于我们需不需要这种影响，那就看我们如何看待指令所进行的运算了。

 

某些指令将影响标志寄存器中的多个标志位，这些被影响的标记位比较全面地记录了指令的执行结果，为相关的处理提供了所需的依据。

比如指令sub al,al执行后，ZF、PF、SF等标志位都要受到影响，它们分别为：1、1、0，分别表示结果为零、结果二进制数1的个数为偶数、结果不为负数。

 

 

 

CF标志   [C,Carry进位、F,Flag标志]

flag的第0位是CF，进位标志位。一般情况下，在进行了无符号运算的时候，它记录了运算结果的最高有效位向更高位的进位值，或从更高位的借位值。

 

对于倍数为N的无符号数来说，其对应的二进制信息的最高位，即第N-1位，就是它的最高有效位，而假想存在的第N位，就是相对于最高有效位的更高位。

 

当两个数据相加的时候，有可能产生从最高有效位向更高位的进位。

由于这个进位值有可能无法保存，我们在前面的课程中，就只是简单地说这个进位值丢失了，其实CPU在运算的时候，并不丢失这个进位值，而是记录在一个特殊的寄存器的某一位上。8086CPU就用flag的CF位来记录这个进位值。

比如：

mov al,98H

add al,al          ;执行后，(al) = 30H, CF=1, CF记录了从最高有效位向更高位的进位值

add al,al     ;执行后，(al) = 60H, CF=0, CF记录了从最高有效位向更高位的进位值

 

而当两个数据做减法的时候，有可能向更高位借位。比如，两个8位数据：97H-98H，将产生借位，借位后，相当于计算197H-98H。而flag的CF位也可以用来记录这个借位值。

比如：

mov al,97H

sub al,98H             ;执行后，(al) = FFH, CF=1, CF记录了向更高位的借位值

sub al,al                 ;执行后，(al)=0,CF=0，CF记录了向更高位的借位值

 

OF标志   [O,Overflow溢出，F,Flag标志]

溢出：在进行有符号数运算的时候，如结果超过了机器所能表示的范围称为溢出。

 

那么，什么是机器所能表示的范围呢？

比如说，指令运算的结果用8位寄存器或内存单元来存放，比如：add al,3，那么对于8位的有符号数据，机器所能表示的范围就是-128~127。同理，对于16位有符号数，机器所能表示的范围是-32768~32767。

 

注意，这里所讲的溢出，只是对有符号数运算而言。

 

由于在进行有符号数运算时，可能发生溢出而造成结果的错误，则CPU需要对指令执行后是否产生溢出进行记录。

 

flag的第11位是OF，溢出标志位。一般情况下，OF记录了有符号数运算的结果是否发生了溢出。如果发生溢出，OF=1，如果没有，OF=0。

 

一定要注意CF和OF的区别：CF是对无符号数运算有意义的标志位，而OF是对有符号数运算有意义的标志位。

比如：

mov al,98d

add al,99d

add指令执行后：CF=0，OF=1。

CPU在执行add等指令的时候，就包含了两种含义：无符号数运算和有符号数运算。

对于无符号数运算，CPU用CF位来记录是否产生了进位；

对于有符号数运算，CPU用OF位来记录是否产生了溢出，

当然，还要用SF位来记录结果的符号。

对于无符号数运算，98+99没有进位，CF=0；

对于有符号数运算，98+99发生溢出，OF=1。

 

CF和OF所表示的进位和溢出，是分别对无符号数和有符号数运算而言的，它们之间没有任何关系。在确定是有符号运算之后SF位进一步确定是正数还是负数。注意不要把SF和CF与OF搅和在一块。