8086/8088 CPU寄存器组

      今天来回顾一下8086/8088 CPU寄存器组的知识。其实8086汇编还是很久以前学过的，Win32汇编也接触过一些，但是由于长时间不碰，生疏了不少。今后可以花点时间总结总结，梳理一下以前学习过的知识，尽管暂时还用不上，但这样就便于以后需要用到的时候很容易捡起来。我知道博客园里大多数人都是搞Web或者手机开发的，相信用汇编的人也不多，不过工作之余学一学汇编，了解一些计算机底层的知识，对自己的“身心”是有帮助的。希望自己能坚持把8086汇编完整地写完，如果有精力还可以写一写win32汇编。

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      这一节先从8086/8088 CPU寄存器组开始说起。

    说到8086/8088 CPU寄存器组，它们的特点就是都是16位的，不论是通用寄存器、段寄存器还是标志寄存器。

    8086/8088包括四个16位数据寄存器，两个16位指针寄存器，两个16位变址寄存器，一个16位指令指针寄存器，四个16位段寄存器，一个16位标志寄存器。总共有14个寄存器，这14个寄存器分成四组。我从《80x86汇编语言程序设计教程》电子版上截了一张图，它描绘了这14个寄存器的名称和分组情况。

通用寄存器

    何谓通用寄存器，简单来说就是经常用到的寄存器。按照上图我们不难发现，数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器统称为通用寄存器。这些寄存器除了各自规定的专门用途外，它们均可用于传送和暂存数据，可以保存算术逻辑运算中的操作数和运算结果。

数据寄存器

    数据寄存器主要用来保存操作数或运算结果等信息，它们的存在节省了为存取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。

    四个16位的数据寄存器均可分解成八个独立的8位寄存器，这八个8位的寄存器有各自的名称，均可独立存取。比如：AX寄存器可以分解为AH寄存器和AL寄存器，其中AH寄存器就是AX寄存器的高8位，AL寄存器就是AX寄存器的低8位。其他寄存器类推。

    这四个数据寄存器除了它们通用的功能以外，还有其他专门的用途。

•     AX和AL寄存器又称为累加器（Accumulator），使用得比较普遍。
•     BX寄存器称为基（Base）地址存储器，它是四个数据存储器中唯一可以作为存储器指针使用的存储器。
•     CX寄存器称为计数（Count）寄存器。在字符串操作和循环操作时，用它来控制重复循环操作次数。在移位操作时，CL寄存器用于保存移位的位数。
•     DX寄存器称为数据（Data）寄存器。在进行32位的乘除法操作时，用它存放被除数的高16位或余数。它也用于存放I/O端口地址。

变址和指针寄存器

     变址和指针寄存器主要用于存放某个存储单元地址的偏移，或某组存储单元开始地址的偏移，即作为存储器指针使用。

     作为通用寄存器，它们也可以保存16位算术逻辑运算中的操作数和运算结果，有时运算结果就是需要的存储单元地址的偏移。注意，16位的变址寄存器和指针寄存器不能分解成8位寄存器使用。

     SI和DI寄存器称为变址寄存器。在字符串操作中，规定由SI（Source Index）给出源指针，由DI（Destination Index）给出目的指针。当然，SI和DI也可作为一般存储器指针使用。

     BP和SP寄存器称为指针寄存器。BP（Base Pointer）主要用于给出堆栈中数据区基址的偏移，SP（Stack Pointer）通常只作为堆栈指针使用，即保存堆栈栈顶地址的偏移。

 

段寄存器

     8086/8088 CPU依赖其内部的四个段寄存器实现寻址1M字节物理地址空间（20条地址线）。8086/8088把1M字节地址空间分成若干逻辑段，当前使用段的段值存放在段寄存器中。

     8086/8088 CPU的4个段寄存器分别称为代码段（Code Segment）寄存器CS、数据段（Data Segment）寄存器DS、堆栈段（Stack Segment）寄存器SS、附加段（Extra Segment）寄存器ES。那么就有四个当前使用段可直接存取，这四个当前段分别称为代码段、数据段、堆栈段和附加段。

 

控制寄存器

指令指针寄存器

     8086/8088 CPU中的指令指针IP（Instruction Pointer）给出接着要执行的指令在代码段中的偏移，通过CS:IP即可访问CPU要执行的下一条指令。

标志寄存器

     虽然标志寄存器是16位，但实际包含了9个标志，主要用于反映处理器的状态和运算结果的某些特征。各标志在标志寄存器中的位置如下所示。

       标识寄存器又称程序状态寄存器（Program Status Word）。它是一个存放条件码标志位、控制标志和系统标志的寄存器。

      1）条件码标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们是根据有关指令的运行结果由CPU自动设置的。由于这些状态信息往往作为后续条件转移指令的转移控制条件，所以为条件码。它包括以下6位：

•   溢出标志（overflow flag, OF），在运算过程中，如操作数超过了机器能表示的范围称为成为溢出。此时OF置为1，否则置0。
•   符号标志（sign flag, SF），记录运算结果的符号，结果为负时置1，否则置0。
•   零标志（zero flag, ZF），运算结果为0时ZF位置1，否则置0。
•   进位标志（carry flag, CF），记录运算时从最高有效位产生的进位值。例如，执行加法指令时，最高有效位有进位时置1，否则置0。
•   辅助进位标志（auxiliary carry flag, AF），记录运算时第3位（半个字节）产生的进位值。例如，执行加法指令第3位有进位时置1，否则置0。
•   奇偶标志位（parity flag，PF），用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件。当结果操作数中1的个数为偶数时置1，否则置0。

 

      2）控制标志位为方向标志（direction flag， DF），在串指令中控制处理信息的方向用。当DF位为1时，每次操作后使变址寄存器SI和DI减小，这样就使串处理从高地址向低地址方向处理。当DF位为0时，则使SI和DI增大，使串处理从低地址向高地址方向处理。

 

      3）系统标志位可以用于I/O、可屏蔽中断、程序调试、任务切换和系统工作方式等的控制。一般应用程序不必关心或修改这些位的状态，只有系统程序员或需要编制底层I/O设备控制等程序时才需要访问其中的有关位。

•   陷阱标志（trap flag, TF），用于调试时的单步方式操作。当TF位为1时，每条指令执行完后产生陷阱，由系统控制计算机；当TF位为0时，CPU正常工作，不产生陷阱。
•   中断标志（interrupt flag, IF），当IF位为1时，允许CPU响应可屏蔽中断请求，否则关闭中断。
•   I/O特权级（I/O privilege level, IOPL），在保护模式下，用于控制对I/O地址空间的访问。