【汇编语言】第二章 寄存器

前言

最近学了王爽教授写的《汇编语言》，整理一下学习笔记。

2.1寄存器

寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。因此不同的CPU，寄存器的个数，结构是不相同的。8086CPU有14个寄存器，每个寄存器都有各自的名称，AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP，IP，CS，SS，DS，ES，PSW。

寄存器是可以用指令读写的部件，程序员可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制。

通用寄存器

在8086CPU中寄存器都是16位的，可以存放两个字节。AX，BX，CX，DX这四个寄存器用来存放一般性的数据，因此叫做通用寄存器。

8086CPU中一个16位寄存器被分为两个8位寄存器，以AX为例，分别为AX的高8位（AH）和低8位（AL）。

字

字，word，一个字有两个字节构成，类比上面16位寄存器分成两个8位寄存器，这两个字节又分别称为这个字的高位字节和低位字节。

以AX寄存器为例，将16位寄存器的高8位和低8位与字的高位字节和低位字节对比，不难发现，AX在存储一个字时，AH存高位字节，AL存低位字节。

字在寄存器中的存储

以十进制数20000为例，它的十六进制数为4E20H（这里的H并不是数值，它放在数值的末尾表示这个数是16进制数），它的二进制数为0100111000100000，它在AX中的存储情况为

2.2 mov，add，sub指令

mov指令

mov，数据传输指令，传送字或字节，比如 “mov ax 8”表示“将8送入寄存器ax(AX跟ax都是一个寄存器，不区分大小写)”，mov指令可以有以下几种形式：

add指令

add，算数运算指令，加法，比如“add ax 8” 表示 “将寄存器ax中的数值加上8”，同时add指令也有以下形式：

sub指令

sub,算数运算指令，减法，比如“sub ax 8” 表示 “将寄存器ax中的数值减去8”，同时sub指令也有以下形式：

2.3 16位结构的CPU

一个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，上一章说的总线（数据，地址，控制总线）相对于CPU是外部总线。

内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系，外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系。可以概括为以下几点：
（1）运算器进行信息处理
（2）寄存器进行信息处理
（3）控制器控制各种器件进行工作
（4）内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据的传送。

我们知道8086CPU是16位结构的CPU，这个16位是什么意思呢？

它其实描述了CPU的以下特性：
（1）运算器一次最多可以处理16位的数据
（2）寄存器的最大宽度为16位
（3）寄存器和运算器之间的通路为16位

要知道，内存单元的地址在送往地址总线之前，要在CPU中处理，传输，暂时存放，所以16位CPU能一次性处理，传输和暂时存储16位的地址以及最大长度为16位的信息。

2.4 物理地址

物理地址（Physical Address），又叫实际地址或绝对地址。在存储器里以字节为单位存储信息，所有的内存单元构成存储空间，为正确地存放或取得信息，每一个内存单元在空间中都有唯一的地址，这个地址就是物理地址。

地址从0开始编号，顺序地每次加1，因此存储器的物理地址空间是呈线性增长的。它是用二进制数来表示的，是无符号整数，书写格式为十六进制数。

8086CPU给出物理地址的方法

16位结构的8086CPU有20位地址总线，可以传送20位地址，达到1MB的寻址能力，但它是16位结构，在内部一次性传输，处理，暂时存储的地址为16位，表现出的寻址能力只有64KB，所以问题来了

它是怎么形成一个20位的物理地址呢？

806CPU是采用在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址

其运行的步骤如下：

地址加法器采用 物理地址 = 段地址*16 + 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访问地址为123C8H的内存单元，其地址加法器的工作流程如下（图中数字皆为16进制数）

其实说白了，段地址*16就是16进制段地址左移一位。但问题又来了

这个公式是怎么个思想呢？ 举个例子：
从家到网吧要走2222米，当走了222米时会经过学校

家–222米----学校-------2000米-----------------------------------网吧
家-------------------------2222米-------------------------------------网吧

我现在要记录下我从家走到学校的距离，很显然这个距离是个四位数，但我一次性只能写三位数，于是我可以记录下这样的三位数字200和222，然后用200（段地址）*10 + 222（偏移地址）= 2222（物理地址），就可以得到总距离了。8086CPU就是这样只能提供两个三位数的CPU。

2.5 段

段的概念

段的划分来自于CPU，由于8086CPU用“段地址*16+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法管理内存。如图所示：

由图可知
左边的图，地址10000H-100FFH的内存单元组成一个段，该段的起始地址为10000H，段地址为1000H，大小为100H。右边的类比左边。

需要注意的是，偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB，所以一个段的长度最大为64KB。

前面讲到了段地址和偏移地址，那么问题来了，什么东西提供段地址呢？

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。当8086CPU访问内存时，由这四个段寄存器提供内存单元的段地址。

2.6 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放段地址，IP放偏移地址。8086机中，任意时刻，CPU将CS：IP指向的内容当作指令执行。
举个例子，看下图：

图中的说明如下：

其运行步骤如下：
（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+所读取指令的长度，从而指向下一条指令
（3）执行指令，转到步骤（1）重复整个过程。

2.7 修改CS和IP指令

jmp指令

（1）想要同时修改CS和IP的指令，可以用形如“jmp 段地址：偏移地址”的指令完成。如下：

（2）想要只修改IP的内容，可以用形如“jmp 某一合法寄存器”。如：

总结

以上为本人学习汇编语言时的摘录总结，主要内容来源于汇编语言（第四版） 王爽 著，大家若是感兴趣可以看看原书，很值得推荐，以上内容如果有什么错误的话，还请大家指正！