寄存器（8086CPU）概述与作用
寄存器（8086CPU）概述与作用
目录
- 寄存器（8086CPU）概述与作用
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- 0 概述
- 1 通用寄存器
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- 1.1 数据寄存器
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- 1.1.1 累加寄存器（AX）
- 1.1.2 基地址寄存器（BX）
- 1.1.3 计数器寄存器（CX）
- 1.1.4 数据寄存器（DX）
- 1.2 指针寄存器
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- 1.2.1 BP寄存器
- 1.2.2 SP寄存器
- 1.3 变址寄存器
- 2 段寄存器
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- 2.1 代码段寄存器（CS）
- 2.2 堆栈段寄存器（SS）
- 2.3 数据段寄存器（DS）及附件段寄存器（ES）
- 3 控制寄存器
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- 3.1 FLAG寄存器
- 3.2 IP寄存器
- 4 巨人的肩膀
0 概述
所有寄存器均为16位，可以存放两个字节。8086CPU共有14个寄存器，分别是：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、FLAG。
这 14 个寄存器按照一定方式又分为了通用寄存器，控制寄存器和段寄存器。
- 通用寄存器：
- 数据寄存器：AX、BX、CX、DX
- 指针寄存器：SP、BP
- 变址寄存器：SI、DI
- 段寄存器：CS、SS、DS、ES
- 控制寄存器：IP、FLAG
| 寄存器 | 英文名 | 分类 | 具体名称 | 常用关联 |
|---|---|---|---|---|
| AX | Accumulator | 数据寄存器 | 累加寄存器 | div除法指令和mul乘法指令会调用；端口的输入输出只能用ax、al存放 |
| BX | Base | 数据寄存器 | 基地址寄存器 | 经常与ds, es 连用；[bx] 默认调用ds:[bx] |
| CX | Count | 数据寄存器 | 计数器寄存器 | 储存循环次数，loop, jcxz指令会调用cx |
| DX | Data | 数据寄存器 | 数据寄存器 | 常用来储存数据 |
| SP | Stack Pointer | 指针寄存器 | 堆栈指针寄存器 | 存放栈顶的偏移地址 |
| BP | Base Pointer | 指针寄存器 | 基指针寄存器 | 默认与ss相关联，比如 [bp] 默认调用 ss:[bp] |
| SI | Source Index | 变址寄存器 | 源变址寄存器 | 常用于 ds:[si]，存放偏移地址，数据从哪里来 |
| DI | Destination Index | 变址寄存器 | 目的地址寄存器 | 常用于 es:[di]，存放偏移地址，数据到哪里去 |
| DS | Data Segment | 段寄存器 | 数据段寄存器 | 常用于 ds:[si]，存放段地址，数据从哪里来 |
| ES | Extra Segment | 段寄存器 | 附加段寄存器 | 常用于 es:[di]，存放偏移地址，数据到哪里去 |
| SS | Stack Segment | 段寄存器 | 堆栈段寄存器 | 存放栈的段地址 |
| CS | Code Segment | 段寄存器 | 代码段寄存器 | 存放执行指令的段地址 |
| IP | Instruction Pointer | 控制寄存器 | 指令指针寄存器 | 存放执行指令的偏移地址 |
| FLAG | Flag | 控制寄存器 | 标志寄存器 | 按位作用，详见正文 |
1 通用寄存器
AX、BX、CX、DX用于存放一般性数据，被统称为通用寄存器。
以AX为例，寄存器的逻辑结构如图：
AX、BX、CX、DX这4个寄存器均可分为两个可独立使用的8位寄存器来使用，仍以AX为例，16位寄存器分为两个8位寄存器的情况如图：
1.1 数据寄存器
1.1.1 累加寄存器（AX）
AX寄存器又被称为累加寄存器或简称为累加器，除其暂存数据的作用外，还有一些特殊作用，即在使用MUL指令和DIV指令时。
- 在使用MUL做乘法运算时，两个相乘的数要么都是8位，要么都是16位。如果两个相乘的数都是8位的话，则一个存放在AL，另一个位于其他寄存器或内存字节单元，默认乘法结果保存在AX当中；如果两个相乘的数都是16位的话，一个默认存放在AX中，另一个位于其他寄存器或内存字单元，默认乘法结果有32位，高位默认保存在 DX 中，而低位则默认保存在 AX 中。
- 在使用MUL做除法运算时，除数有两种情况，即除数可以是8位或者是16位的，且除数可以存放在寄存器中或者是内存单元中，被除数则由AX负责。当除数为8位时，被除数一定是16位的，并默认放在AX寄存器中；当除数位16位时，被除数一定是32位的，此时被除数高16位存放在DX中，低16位存放在AX中。
1.1.2 基地址寄存器（BX）
除了暂存一般性数据的功能外，BX主要还是用于其专属功能——寻址（寻找物理内存地址）上，BX寄存器中存放的数据一般是用来作为偏移地址使用的。在 8086 CPU 中，CPU 是根据 <段地址：偏移地址> 来进行寻址操作，经常与DS、ES连用，如DS:[BX]，[BX] 默认调用DS:[BX]。
1.1.3 计数器寄存器（CX）
除了暂存一般性数据的功能外，CX也有其专门用途——储存循环次数，loop, jcxz指令会调用cx。
当使用LOOP循环指令时，可以通过CX指定需要循环的次数，CPU每一次执行LOOP指令时，都会做两件事：
- 令
CX=CX-1，即令CX计数器减去一 - 判断CX中的值，如果CX中的值为0则跳出循环
1.1.4 数据寄存器（DX）
除了暂存一般性数据的功能外，DX在其他方面也具有用途，已在介绍AX寄存器时有所介绍过了。
1.2 指针寄存器
1.2.1 BP寄存器
BP为基指针寄存器，与其他几个用来寻址操作所使用的寄存器（BX,SI,DI）没有太大区别。
它作为通用寄存器的一种，其可以暂存数据，而BP又不是数据寄存器，意味着其不能分割成为两个8位寄存器使用。
以 […] 的方式访问内存单元而且在 […] 中使用了寄存器 BP 的话，那么如果在指令中没有明确或者说是显示的给出段地址时，段地址则使用默认的 SS 寄存器中的值（BX，SI，DI 会默认使用 DS 段寄存器），比如DS:[BP]中明确给出了段地址位于DS中。
1.2.2 SP寄存器
SP寄存器必须与SS段寄存器一起使用，所以SP寄存器将在后文中与SS段寄存器一起作介绍
1.3 变址寄存器
SI (Source Index) 是源变址寄存器，DI (Destination Index) 即是目的变址寄存器。
8086 CPU 中的 SI 寄存器和 DI 寄存器其实和 BX 寄存器的功能是差不多的，即寻址操作和暂存一般性数据，只不过 SI 寄存器和 DI 寄存器均不是数据寄存器，所以它们不能够拆分为 2 个独立的 8 位寄存器。
SI：常用于 DS:[SI]，存放偏移地址，数据从哪里来
DI：常用于 ES:[DI]，存放段地址，数据到哪里来
示例：
MOV SI,0 ;初始化偏移地址为 0
MOV AX,[SI] ;将段地址为 DS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,DS:[SI] ;将段地址为 DS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,SS:[SI] ;将段地址为 SS 偏移地址为 SI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV DI,0 ;初始化偏移地址为 0
MOV AX,[DI] ;将段地址为 DS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,DS:[DI] ;将段地址为 DS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中
MOV AX,SS:[DI] ;将段地址为 SS 偏移地址为 DI 的内存单元中的值移入 AX 中
2 段寄存器
2.1 代码段寄存器（CS）
CS:IP 两个寄存器指示了 CPU 当前将要读取的指令的地址，其中 CS 为代码段寄存器，而 IP 为指令指针寄存器 。
当我们运行一个可执行文件时，我们需要另外一个程序来将这个可执行文件加载到内存当中，一般是通过操作系统的外壳程序（ Shell 程序）将可执行文件加载到内存中以后，就会设置 CPU 中的两个寄存器，即设置 CS:IP 两个寄存器指向可执行文件的起始地址，此后 CPU 便从这个起始地址开始读取内存中的指令，并且执行。
我们在写汇编程序时，通常会使用 START 标记，其实这个标记就是用来标记起始地址的，当将一个汇编程序编译，连接成可执行文件以后，再通过操作系统的 Shell 程序将可执行文件加载到内存中以后，这个 START 所标记处的地址就是整个可执行文件的起始地址了 。
即，当一个可执行文件加载到内存中以后，CS:IP 两个寄存器便指向了这个可执行文件的起始地址，然后 CPU 就可以从这个起始地址开始往下读取指令，当读取完指令后，CS:IP 将会自动的改变（基本上是改变 IP） ，从而指向下一条要读取的指令，这样就可以执行这个可执行文件了 。
2.2 堆栈段寄存器（SS）
在任何时刻，SS:SP 都是指向栈顶元素，要注意8086 CPU 并不会保证我们对栈的操作会不会越界，所以我们在使用栈的时候需要特别注意栈的越界问题 。
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当使用 PUSH 指令向栈中压入 1 个字节单元时，SP = SP - 1；即栈顶元素会发生变化；
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当使用 PUSH 指令向栈中压入 2 个字节的字单元时，SP = SP – 2 ；即栈顶元素也要发生变化；
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当使用 POP 指令从栈中弹出 1 个字节单元时， SP = SP + 1；即栈顶元素会发生变化；
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当使用 POP 指令从栈中弹出 2 个字节单元的字单元时， SP = SP + 2 ；即栈顶元素会发生变化；
2.3 数据段寄存器（DS）及附件段寄存器（ES）
DS 段寄存器来存放要访问的数据的段地址；ES段寄存器是一个附加段寄存器，当其他段寄存器不够用时，可以考虑使用ES段寄存器。
3 控制寄存器
3.1 FLAG寄存器
FLAG寄存器与其他寄存器不同，其他寄存器都是用来存放数据的，而FLAG寄存器按位起作用。
8086CPU的FLAG寄存器结构如图所示：
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- ZF标志：零标志位，记录相关指令执行后，其结果是否为0。结果为0，则zf=1；结果不为0，则zf=0。
- PF标志：奇偶标志位，记录相关指令执行后，其结果的所有bit位中1的个数是否为偶数。如果1的个数为偶数，则pf=1；如果为奇数，则pf=0。
- SF标志：符号标志位。记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果结果为负，则sf=1；如果非负，则sf=0。
- CF标志：进位标志位，一般情况下，在进行无符号数运算时，记录运算结果的最高有效位是否向更高位进位，或从更高位借位。
- OF标志：溢出标志位，一般情况下，记录了有符号数运算的结果是否溢出。如果发生溢出，OF=1；如果没有，OF=0；
- DF标志：方向标志位，在串处理指令中，控制每次操作后si、di的增减。df=0，si、di递增；df=1，si、di递减。
3.2 IP寄存器
通常与CS寄存器配合使用，已在前文的CS介绍中介绍过。
4 巨人的肩膀
王爽. 汇编语言.第3版[M]. 清华大学出版社, 2013.
https://blog.csdn.net/ulan420/article/details/126329586