【微机原理作业】8086的寄存器和汇编程序的编译过程
一.内容摘要
1、 利用 Proteus 和 emu8086 学习寄存器的相关知识
2、 利用 emu8086 简单程序编译仿真过程学习汇编程序与机器码的对应过程，掌握编译完成后的代码的存储原理。
二.8086寄存器
8086微处理器的结构：
1.数据寄存器
8086CPU的指令执行部件EU有4个16位的寄存器：AX、BX、CX、DX，8个8位的寄存器：AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
| 寄存器名称 | 作用 |
|---|---|
| AX（累加器） | 存放参与运算的数据和结果 |
| BX（基址寄存器） | 可以作为数据寄存器，也可以存放内存的逻辑偏移地址 |
| CX（数据寄存器） | 可以作为数据寄存器，也可以在串指令和移位指令中计数 |
| DX（数据寄存器） | 可以作为数据寄存器，也可以用在乘、除法运算、带符号数的拓展 |
2.指针和变址寄存器
8086CPU的EU中有2个地址指针寄存器SP、BP和2个变址寄存器SI、DI。
| 寄存器名称 | 作用 |
|---|---|
| SP（堆栈指针寄存器） | 保存栈顶的偏移地址（隐含的逻辑段地址在堆栈段寄存器中） |
| BP（基址指针寄存器） | 保存内存的偏移地址（隐含的逻辑段地址在堆栈段寄存器中） |
| SI（源变址寄存器） | 保存内存的偏移地址（隐含的逻辑段地址在数据段寄存器中），也可以存放数据 |
| DI（目的变址寄存器） | 保存内存的偏移地址（隐含的逻辑段地址在数据段寄存器中），也可以存放数据 |
3.段寄存器
8086CPU的总线接口部件（BIU）中有4个16位段寄存器。
| 寄存器名称 | 作用 |
|---|---|
| CS（代码段寄存器） | 存放程序代码段起始地址的高16位 |
| DS（数据段寄存器） | 存放数据段起始地址的高16位 |
| SS（堆栈段寄存器） | 存放堆栈段起始地址的高16位 |
| ES（拓展段段寄存器） | 存放拓展数据段起始地址的高16位 |
4.指令指针寄存器
指令指针寄存器IP存放当前代码段中的偏移地址，它与CS联用，可以形成下一条要取出指令的物理地址。
5.标志寄存器
8086CPU有一个16位标志寄存器（FR），规定了9个标志位，包括6个状态标志（CF、PF、AF、ZF、SF和OF）和3个控制标志（IF、DF和TF）。
- CF：进位标志位
- PF：奇偶标志位
- AF：辅助进位标志位
- ZF：零标志位
- SF：符号标志位
- OF：溢出标志位
- IF：中断允许标志位
- DF：方向标志位
- OF：溢出标志位
三.emu8086编译仿真过程
1.运行过程
打开emu8086软件，新建一个asm文件，输入汇编程序。
下面以从1到100，100个数求和的程序作为例子，展示编译仿真的过程。
汇编程序：
;
;*****************************************************************************
; @file add.asm
; @author Xiaoxiao
; @date 2020-9-23
; @brief 100个数求和(1+2+3+...+100)
; @blog https://blog.csdn.net/weixin_43470383/article/details/108625782
;*****************************************************************************
;
DATA SEGMENT
total DW 0000H
ENDS
STACK SEGMENT
dw 128 dup(0)
ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE, DS:DATA
START:
mov AX, DATA
mov DS, AX
mov ES, AX
MOV CX, 100
MOV AX, 0
MOV BX, 1
add_100:
ADD AX, BX
INC BX
LOOP add_100
MOV TOTAL, AX
JMP $
ENDS
END START
点击 emulate（绿色小箭头），开始仿真，这时会弹出两个窗口：
右边的蓝色区域为汇编原码，左边的蓝色区域为汇编原码编译形成的机器码
第一个窗口中的蓝色区域和第二个窗口中黄色区域是对应的。
load：加载文件。
reload：重新运行代码。
single step：单步运行程序，可以查看每一步运行的结果。
step back：返回上一步运行结果。
run：运行程序，直到结束。
程序完整运行结果：
可以看到程序终止于 JMP $，这条指令的意思程序停在这个位置，等待中断。
2.运行过程分析
（1）数据寄存器
在机器码的左边可以看到8086的寄存器
上面的程序把1+2+…+100的和存入寄存器AX，BX用来存放加数（1、2…100），CX用来存放计数值，一共100个数相加，所以是100D（64H）。
当执行完 MOV CX, 100 时，CX寄存器变成 00 64（100D = 64H）；执行完 MOV AX, 0 时，AX寄存器变成00 00；执行完 MOV BX, 1 时，BX寄存器变成 00 01。
继续运行，循环 add_100 共100次，每一次循环把BX的值加到AX上，然后BX加1，下一次 LOOP 循环的时候CX自动减1。
最终运行结果：AX变成 13 BA （5050D = 13BAH），BX变成 00 65（101D = 65H），CX变成 00 00。
（2）段寄存器
汇编程序中用
段名 SEGEMNT
…
段名 ENDS
来完成段的定义，用
ASSUME 段寄存器名:段名[, …]
来将某段分配给指定段寄存器
例如：
ASSUME CS:CODE, DS:DATA
即为段假设
mov AX, DATA
mov DS, AX
mov ES, AX
即为给除CS以外的其他用到的段的段寄存器赋值
运行结果：
（3）指令指针寄存器
CS:IP 两个寄存器共同指示了 CPU 当前将要读取的指令的地址。
单步执行指令，CPU 就要将偏移地址向下移动，IP地址将发生改变。
（4）标志寄存器
在 view -> flags 中可以查看标志寄存器
四.emu8086编译完成后的代码的存储
在 view -> memory 中可以查看代码存储
由于程序起始地址为 0710 : 0000 ，所以将地址改一下，然后update 或者按 enter 键，就可以看到程序运行的存储结果了
五.proteus中查看8086寄存器
将emu8086编译生成的 exe/com/bin 文件，输入到proteus的8086CPU，点击运行，然后在 调试 > 8086 > Registers 中可以查看8086的寄存器。
参考：《微机原理与接口技术》（第4版）电子工业出版社