寄存器详解(一）

目录

前言：

通用寄存器

示例：

 通用寄存器的划分

 汇编指令

cpu物理地址的形成

地址加法器运算示例：

1. 相关部件提供段地址和偏移地址

 2. 段地址和偏移地址送入地址加法器

 3. 段地址*16

4. 求出物理地址

 5. 输出物理地址

段的概念

Debug的使用

1.用R命令查看，改变CPU寄存器的内容

2.用D命令查看内存中的内容

 3.用E命令改变内存中的内容

4.用U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

5. 用A命令以汇编指令的格式在内存中写入机器指令

 6. 用T命令执行CS:IP处的机器指令

代码段寄存器CS与指令指针寄存器IP

修改CS与IP的指令

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前言：

CPU由运算器，控制器，寄存器等器件构成，这些器件依靠内部总线相连；

在CPU中，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，在它们之间进行数据的传送；

CPU中主要部件是寄存器，寄存器是CPU中可以用指令读写的部件，程序员可以各种寄存器中的内容实现对CPU的控制；

鉴于不同的CPU，寄存器的个数，结构是不同的，下述皆以8086CPU为例；

通用寄存器

1. 8086CPU中所有的寄存器都是16位，可以存放两个字节；

2. 用来存放一般性的数据，称之为通用寄存器，分别为AX BX CX DX；

示例：

数据： 18

二进制序列： 10010

寄存器AX中的存储情况：

 通用寄存器的划分

1. 由于8086CPU上一代是8位，为保证兼容性，所以将8086CPU中的AX BX CX DX这四个寄存器都可划分为两个独立使用的8位寄存器使用;

2. 通用寄存器AX的低8位（0位-7位)构成了AL寄存器，高8位(8位-15位）构成了AH寄存器；

    AH，AL寄存器是可以独立使用的8位寄存器；

3. 同理，BX可分为BH与BL，CX可分为CH与CL，DX可分为DH与DL;

示例图：

 汇编指令

8086CPU一次性可以处理俩种数据

1. 字节：记为byte,1个字节由8个bit组成，可以储存在8位寄存器当中；

2. 字： 记为word , 1个字由两个字节组成，这两个字节分别称为这个字的高位字节和低位字节；高位字节存储于通用寄存器中XH中，低位字节存储于通用寄存器XL中（X可取A B C D）;

汇编指令举例

汇编指令	控制CPU完成的操作	用高级语言的语法描述
mov ax,18	将18送入寄存器AX	AX=18
mov  ah ,78	将78送入寄存器AH	AH=78
add ax,8	将寄存器AX中的数值加上8	AX=AX+8
mov ax,bx	将寄存器BX中的数据送入寄存器AX	AX=BX
add ax,bx	将AX和BX中的数值相加，结果存在于AX中	AX=AX+BX

注：书写汇编指令或寄存器名称时不区分大小写；

示例：

AX中的值：0000H                 BX中的值：0000H

程序段中的指令	指令执行后AX中的数据	指令执行后BX中的数据
mov ax,4E20H	4E20H	0000H
add ax,1406H	6226H	0000H
mov bx,2000H	6226H	0000H
add ax,bx	8226H	2000H
mov bx,ax	8226H	8226H
add ax,bx	044CH	8226H

cpu物理地址的形成

CPU访问内存单元时，必须给出内存单元的地址；

所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，这个唯一的地址称之为物理地址；

8086CPU具有如下结构特性：

1. 运算器一次最多可以处理16位数据；

2. 寄存器最大宽度是16位；

3. 寄存器和运算器之间的通路为16位

即在8086CPU内部，可以一次性处理，传输，暂时存储的信息最大长度是16位，也就是8086CPU只能送出16位的地址，表现出的寻址能力只有64KB,但是8086CPU有20根地址总线，可以传送20位地址，达到1MB的寻址能力，为了处理这种矛盾，8086CPU采用一种在内部用两个16位的地址合成一个20位的物理地址的方法；

 8086CPU读写内存时：

1. CPU的相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，一个称为偏移地址；
2. 段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器；
3. 地址加法器将两个16位的地址合成一个20位的物理地址；
4. 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路；
5. 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线；
6. 20位物理地址被地址总线传送到内存。

地址加法器采用 段地址*16 + 偏移地址=物理地址 的方法合成物理地址；

地址加法器运算示例：

1. 相关部件提供段地址和偏移地址

 2. 段地址和偏移地址送入地址加法器

 3. 段地址*16

4. 求出物理地址

 5. 输出物理地址

 段地址*16+偏移地址=物理地址的本质含义是当CPU访问内存时，用一个基础地址(段地址*16)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；

段的概念

内存是一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，内存并没有分段，段的划分来自于CPU;

CPU用 段地址*16+偏移地址=物理地址 的方式给出内存单元的地址，使得我们可以用分段的方式管理内存；

示例：

 我们可以认为地址10000H-100FFH组成了一个段，该段的起始地址为10000H，段地址为1000H,大小为100H;

在编程时根据需要，将若干地址连续的内存单元看做一个段，用段地址*16定位段的起始地址，用偏移地址定位段的内存单元，注意以下两点

• 段地址*16必然是16的倍数，所以一个段的起始地址为16的倍数；
• 偏移地址为16位，即变化范围为0000H - FFFFH，寻址能力为64kb,所以一个段的长度最大为64KB；

Debug的使用

debug是DOS Windows都提供的实模式程序的调试工具，使用debug,可以查看CPU各种寄存器的内容，内存的情况和在机器码级别跟踪程序的运行；

1.用R命令查看，改变CPU寄存器的内容

• R — 查看寄存器的内容
• R 寄存器名称 — 改变指定寄存器的内容

 

2.用D命令查看内存中的内容

• D - 列出预设地址内存处的128个字节的内容
• D 段地址：偏移地址-列出内存中指定地址处的内容
• D 段地址：偏移地址 结尾偏移地址 - 列出内存中指定地址范围内的内容

 

 

 3.用E命令改变内存中的内容

•  E段地址：偏移地址 数据1 数据2 ...
•  E 段地址：偏移地址  （逐个询问式修改，空格-接受，继续   回车-结束）

 

4.用U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

• E 段地址：偏移地址 数据-以机器码的形式写入内存
• D 段地址：偏移地址 - 查看机器码写入内存是否成功
• U 段地址:  偏移地址 - 查看机器码所对应的汇编指令

5. 用A命令以汇编指令的格式在内存中写入机器指令

• a 段地址：偏移地址 — 写入汇编指令
• d 段地址:   偏移地址 — 查看汇编指令所对应的机器码
• u 段地址:   偏移地址 — 查看代码

 6. 用T命令执行CS:IP处的机器指令

代码段寄存器CS与指令指针寄存器IP

任意时刻，设CS中的内容为M,IP中的内容为N，8086CPU将从物理地址=M*16+N的内存单元读取一条指令并执行；

即任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当做指令执行；

CPU工作过程：

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中的值自动增加，使得CPU可以读取下一条指令此时IP指向下一条指令
3. 执行指令（回到步骤1，重复此过程）

修改CS与IP的指令

能够修改CS IP的指令统称为转移指令，简介可以修改CS IP 的jmp指令

• 同时修改CS IP ；可以采用 jmp 段地址：偏移地址； 该指令的功能是用指令给出的段地址修改CS ，偏移地址修改IP；
• 只修改IP的内容 ；jmp 某一合法寄存器 ；该指令的功能用寄存器中的值修改IP；