科锐16位汇编学习笔记 02 分段,机器码和寻址
分段
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问题1 8086是16位cpu，最多可以访问（寻址）多大内存？
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- 运算器一次最多处理16位的数据。
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- 地址寄存器的最大宽度为16位。 - 访问的最大内存为：216 = 64K 即 0000 - FFFF。
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问题2 8086允许最大内存1M，如何实现访问（寻址）到所有内存？
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- 8086CPU有20位地址总线，可以传输20位地址，达到1M寻址能力，但8086CPU是16位构造。 - 8086CPU采用一种在内部使用两个16位地址合成的方式来形成一个20位的物理地址。 - 段基址的低四位不保存,只要前面16位,第四位通过段偏移得到,因此段基址的低四位必须全部为0,即与16字节对齐
分段寻址
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- 将内存划分成多段，通过段基址+段偏移的方式访问 -
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计算方式
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- 内存地址=段基址*10h+段偏移 - 因为低四位被舍弃了,变成了段偏移 所以需要 *10
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例子：
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名词
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- 1. 段基址+段偏移 的方式一般写作 段地址：段偏移，称作逻辑地址 - 2. 偏移地址称作EA effective address - 3. 通过逻辑地址计算出来的内存地址称作物理地址
内存分布
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段与段之间重叠1M内存最多可以划分多少个段？
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- 1M/16byte = 2^20 / 2^4 = 2^16 = 65535
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段与段之间不重叠1M内存最多可以划分多少个段？
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- 1M/64k = 2^20 / 2^16 = 2^4 = 16
段划分的原则
- 段大小可以不是64K。一般我们分段根据需要来划分,但一般不会是64K,因此这样分段就太少,不一定够用
- 段与段之间不要有重叠。
注意：
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内存分段 8086不会管分配，dos系统不会管分配，内存分段靠自己。
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问题
一个物理地址是否只能由一个逻辑地址表示？ 如: 10284
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- 不是: 一个物理地址可以由任意个逻辑地址表示。10284 可以根据分段和偏移组合 如 1028+4 , 1020 + 84 , 1000+284
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问题
物理地址为074f6，可以表示成 ____:0012吗？
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- 不行, 74f6 - 0012 = 74e4 ,没有与16字节对齐,无法设成段偏移 -
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虽然一个物理地址可以由多个逻辑地址表示，但基于分段原则，一般编程中不会碰到。
可用内存
- - dos系统值编程，应用程序可用内存约600K -
dos系统里面的值是可以随便修改的 ,修改里面的值可能导致系统崩溃,例如中断向量表里面存放的是系统的api,修改里面的值,会导致系统无法调用API
段寄存器
- 8086中，段基址都是存储在段寄存器中，段偏移可以用立即数或者通用寄存器指明。
mov 一般用的是 DS
初始 DS ES SS CS 四个段寄存器值 是一样的,称为四段合一
对段寄存器的值进行修改
1. 对CS进行修改,执行 u 和 a 指令 发现段基址变成了 CS的值
但是如果自己指定了段基址,则使用自己设置的,如果没有设置段基址只设置了段偏移就把 CS 的值当做段基址, 段基址和段偏移都不设置级就接着上次的
1. 对DS进行修改,执行 d 和 e 指令 发现段基址变成了 CS的值
同理:如果自己指定了段基址,则使用自己设置的,如果没有设置段基址只设置了段偏移就把 DS 的值当做段基址, 段基址和段偏移都不设置级就接着上次的
段超越：
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8086寻址方式中，有一些默认段寄存器的情况。例如，如果用BP作为基址寻址的单元，则可表明此单元位于SS段；如果用BX作为基址寻址的单元，则可表明此单元位于DS段。但在某些特例下，需要进行段超越寻址，应使用段属性前缀。
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例
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- MOV CX,ES:[BX] - 这条指令是把ES段中的偏移地址为BX的单元中的字送CX，而不是到DS段去寻址。 - 无论用BX，SI，DI或者BP作为间接寄存器，都允许段超越。
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问题 1M的内存寻址需要多少根引脚？
20 根 , 那么 cpu, 寄存器都是16位的,每次算术运算都是16位,那么如何通过 16 位 寄存器去给 20根 引脚赋值呢,答案是通过专门器件 地址加法器实现的
地址加法器
8086有20根地址线，16根数据线，其中数据线与地址线的低16位复用。内部通过地址加法器计算地址。
地址加法器位于接口部件,对于cpu来说 是设外的
科锐学习笔记-第三阶段-16位汇编 02 分段,机器码和寻址-编程&逆向技术交流-游戏安全实验室
寻址
指令中用于说明操作数所在的方式称为寻址方式。 16位汇编主要的是7种 32位汇编是8种
1. 立即寻址 2. 寄存器寻址 3. 直接寻址 4. 寄存器间接寻址 5. 寄存器相对寻址 6. 基址变址寻址 7. 基址变址相对寻址
问题:操作数的值可以存储在哪里？
寄存器 , 内存(内存数据区)
立即寻址
说明:
操作数的值存储在指令中的方式称作立即寻址。
汇编中整数常量称作立即数。
立即数可以是8位数，也可以是16位数。
示例
MOV AL, 80H ; 将8位立即数80H送入AL寄存器
MOV AX, 1234H; 将16位立即数1234H送入AX寄存器
```
立即寻址取指令把操作数 和操作数取完之后就知道要干什么事了,就可以完整的去执行了
这里只需要 取指令 译码 执行 3个步骤
取指令是从 cs寄存器中取 cs(1000)作为基址,ip作为下一条指令的 段偏移,组合起来就是下一条指令的物理地址 , 注意,指令缓冲队列,最多可以取6个字节
##### 注意：
1\. 16位立即数不能传送给8位寄存器 `MOV AL,7788; Error`
2\. 8位立即数给16位寄存器传送值,将会自动扩展立即数为16位,前面用00填充 `MOV AX,45; 汇编码：MOV AX,0045`
#### 寄存器寻址
##### 说明
操作数的值存储在寄存器的寻址方式称作寄存器寻址。
寄存器包括通用寄存器，段寄存器。IP 和 XX 不能用作寻址，他们有特殊的用途。
示例
```
MOV CL, DL 将dl的值送入cl
MOV AX, BX 将bx的值送入ax
```
##### 注意
1\. 段寄存器之间不能赋值。`MOV DS,CS; Error MOV AX,CS;正确`
2\. 指令指针寄存器不能用作寻址。
#### 直接寻址
##### 说明
操作数值在内存中，机器码中存储16位段内偏移的寻址方式称作直接寻址。(默认:DS寄存器作为段基址)
##### 示例
```
MOV AL, [1064H] 取出段偏移为1064(默认段基址是DS)的地址的数据,将值赋值给 al
在汇编中 [] 代表从该地址 取内容
```
段偏移放在内部暂存器是因为他即将参与地址运算,因此放在离地址加法器越近越好,8位不能直接赋值给16位,会有移位操作
##### 注意
1\. **立即数存内存需要指定长度。**
2\. **内存和寄存器之间的赋值不用指定宽度**，因为寄存器本身有宽度，直接通过寄存器的宽度，推导出内存的，如果给立即数，指定就不明确。
1\. 1\. `MOV [2000],65; Error`
2\. `MOV [2000],6655; Error`
3\. `MOV byte ptr[2000],65; 正确，指定宽度`
4\. `MOV word ptr[2000],6655;正确，指定操作word宽度`
5\. `MOV byte ptr[2000],6655; Error`
1\. **不能从内存到内存**，除了串操作指令【特殊，使用的寄存器固定，操作的时候就操作固定的两个寄存器】
#### 寄存器间接寻址
##### 说明
a.操作数值在内存中，段内偏移存储在寄存器中的寻址方式称作寄存器间接寻址。
b.间接寻址的寄存器有BX, BP, SI, DI,其他的不能用。
c.段内偏移值存储在寄存器中，而不是直接的常数。CPU先拿出寄存器中段内偏移，再相加。
##### 
##### 
##### 
上面几张图可以看出 bx为0时 ,是以 DS 寄存器的值作为段基址的, bp为0时,是以SS 寄存器为段基址,同理可以验证 DI,SI 也是以 DS 寄存器的值作为段基址的
##### 示例
```
MOV AX, [SI] ; 将SI中的值作为段内偏移，DS作为默认段基址, 从内存中取出数据赋值AX
MOV [BX], AL ; 将BX中的值作为段内偏移，DS作为默认段基址, 把AL中的值赋值给对应内存
```
##### 注意
1\. 段寄存器的 默认 基址寄存器是可以修改的 称为 **段超越**
格式: 指定基址的寄存器 : [ 段偏移寄存器 ]
#### 寄存器相对寻址
##### 说明
a.操作数值在内存中，段内偏移存储由[**寄存器+立即数**]计算得来的的寻址方式称作寄存器相对寻址。
b.寄存器相对寻址的寄存器有BX, BP, SI, DI。
c.寄存器相对寻址的立即数可以是8位，可以是16位的。
##### 示例
```
MOV [SI + 10H],AX; 将AX的值 传入 段偏移为 SI + 10H 的地址
MOV CX,[BX+COUNT]; COUNT 是一个立即数 将 段偏移为 BX+COUNT 的地址的内容赋值给寄存器 CX
```
##### 注意
**[寄存器+立即数]** **可以写成** **立即数[寄存器],****但不可以写成** **[寄存器]立即数**
1000[SI] = [SI + 1000 ] = [SI][1000] 但是不可以写成 [SI]1000
#### 基址变址寻址
##### 说明
a.操作数值在内存中，段内偏移由[**基址寄存器+变址寄存器**]计算得来的寻址方式称作基址变址寻址。
b.可用做基址的寄存器有BX, BP。
c. BX默认DS段，BP默认SS段。
d.可用作变址的寄存器有SI, DI。
##### 示例
```
MOV [BX+DI], AX 将寄存器 AX 中的值 传入 段偏移为BX+DI,默认段基址是DS 的地址的内存中
MOV CX, [BP+SI] 将 段偏移为BP+SI,默认段基址是 SS 的地址的内存中的值赋值给 CX
```
##### 注意
1\. 搭配时B (BP,BX) 和 I (SI,DI) 可以搭配 但是 B (BP,BX) 与 B (BP,BX) , I (SI,DI) 与 I (SI,DI) 不能搭配,无法确定段基址,计算物理地址时段基址由 B (BP,BX) 决定 BP是SS ,BX 是DS
2\. [**基址寄存器+变址寄存器**] = [**基址寄存器**][**变址寄存器**]
#### 基址变址相对寻址
##### 说明
a.操作数值在内存中，段内偏移由[**基址寄存器+变址寄存器+偏移常量**]计算得来的寻址方式称作基址变址寻址。
b.可用做基址的寄存器有BX, BP。
c. BX默认DS段，BP默认SS段。
d.可用作变址的寄存器有SI, DI。
e.可用作常量的数值可以是8位，可以是16位。
##### 示例
```
MOV AX, [BX+DI+1200H]
将 段偏移为BX+DI+1200H,默认段基址是 DS 的地址的内存中的值赋值给寄存器AX
MOV [BP+SI+200H], CX
将寄存器CX中的值 传入 段偏移为BP+SI+200H,默认段基址是SS 的地址的内存中
```
##### 
##### 注意
[**基址寄存器+变址寄存器+偏移常量**] = **偏移常量[基址寄存器][变址寄存器]**
**基址寄存器是 B (BP,BX) 变址寄存器 是 I (SI,DI)**
#### 注意
**以下操作不存在**
1.内存到内存,只能先内存到寄存器,再由寄存器到内存
2.段寄存器到内存
3.内存到段寄存器
### 机器码
#### 指令的组成
- 指令由操作码和操作数两部分组成。
- 操作码说明计算机要执行哪种操作，如传送，运算，移位、跳转等操作，它是指令不可缺少的部分。
- 操作数是指令的参与者，既各种操作的对象
- 有些指令不需要操作数，通常的指令都是一个或两个操作数，也有个别指令是3个操作数甚至4个操作数。
- 指令系统设计了很多操作数的来源
- 寻找操作数的过程就是操作数的寻址
- 操作数采取哪一种寻址方式，会影响机器运行的速度和效率
#### 机器码的组成
#### 机器码分析
问题：
1\. 内存中存储的是机器码，是一些16进制的数字，计算机是如何知道 多长的十六进制数字是代表一段执行机器码的？
2\. 如何知道机器码有多长？
3\. 如何知道操作数和源操作数的？
操作码 操作数1，操作数2；注释
- 操作数2，称为源操作数 src，它表示参与指令操作的一个对象
- 操作数1，称为目的操作数dest，它不仅可以作为指令操作的对象，还可以用来存放指令操作的结果
- 分号后的内容是对指令的解释
MOV dest,src; dest <- src
给出如下代码，分析机器码
##### 16位寄存器到16位寄存器
```
目的操作数不变,改变源操作数
逻辑地址 机器码 操作符 操作数 机器码 src dest
0DAB:0100 89C0 MOV AX,AX 89C0 100010001 11 000 000
0DAB:0102 89D8 MOV AX,BX 89D8 100010001 11 011 000
0DAB:0104 89D0 MOV AX,DX 89D0 100010001 11 010 000
0DAB:0106 89E8 MOV AX,BP 89E8 100010001 11 101 000
0DAB:0108 89F0 MOV AX,SI 89F0 100010001 11 110 000
0DAB:010A 89F8 MOV AX,DI 89F8 100010001 11 111 000
0DAB:010C 89E0 MOV AX,SP 89E0 100010001 11 100 000
0DAB:010E 89C8 MOV AX,CX 89C8 100010001 11 001 000
源操作数不变,改变目的操作数
0DAB:0110 89C3 MOV BX,AX 89C3 100010001 11 000 011
0DAB:0112 89C1 MOV CX,AX 89C1 100010001 11 000 001
0DAB:0114 89C2 MOV DX,AX 89C2 100010001 11 000 002
0DAB:0116 89C6 MOV SI,AX 89C6 100010001 11 000 110
0DAB:0118 89C7 MOV DI,AX 89C7 100010001 11 000 111
0DAB:011A 89C4 MOV SP,AX 89C4 100010001 11 000 100
0DAB:011C 89C5 MOV BP,AX 89C5 100010001 11 000 101
```
如上可以得出结论：
16位寄存器是按位存储的
- **ax - 000、 cx - 001、 dx - 010、 bx - 011、sp - 100、 bp - 101、 si - 110、 di - 111**
16位寄存器中AX累加器) 的速度是最快的,其次是CX计数器),因为是一个8个word的数组,
AX只需要取数组地址 base , CX 只需要 base + sizeof(world),其他的还需要需要计算乘法
base + i * sizeof(world)
验证
```
mov bx, sp 89 11 100 011 ->89 E3
mov sp, si 89 11 110 100 ->89 F4
mov dx, sp 89 11 100 010 ->89 E2
```
##### 8位寄存器到8位寄存器
```
mov si, di
1000 1001 1111 1110 89fe
逻辑地址 机器码 操作符 操作数 机器码 src dest
0DAB:012E 88C7 MOV BH,AL 88C7 10001000 11 000 111
0DAB:0130 88E7 MOV BH,AH 88E7 10001000 11 100 111
0DAB:0122 88DF MOV BH,BL 88DF 10001000 11 011 111
0DAB:0124 88FF MOV BH,BH 88FF 10001000 11 111 111
0DAB:0126 88CF MOV BH,CL 88CF 10001000 11 001 111
0DAB:0128 88EF MOV BH,CH 88EF 10001000 11 101 111
0DAB:012A 88D7 MOV BH,DL 88D7 10001000 11 010 111
0DAB:012C 88F7 MOV BH,DH 88F7 10001000 11 110 111
```
如上可得出结论：
8位寄存器也是按照位来存储的，分别如下：
**al - 000、 cl - 001、 dl - 010、 bl - 011、 ah - 100、 ch - 101、 dh - 110、 bh - 111**
##### 各种指令对比
```
89FE MOV SI,DI 1000 1001
88FE MOV DH,BH 1000 1000
机器码 操作符 操作数 1000 10 d w mod rrr rrr/mmm
89C3 MOV BX,AX 1000 10 0 1 11 000 011
89CB MOV BX,CX 1000 10 0 1 11 001 011
89D3 MOV BX,DX 1000 10 0 1 11 010 011
89DB MOV BX,BX 1000 10 0 1 11 011 011
89E3 MOV BX,SP 1000 10 0 1 11 100 011
89EB MOV BX,BP 1000 10 0 1 11 101 011
89F3 MOV BX,SI 1000 10 0 1 11 110 011
89FB MOV BX,DI 1000 10 0 1 11 111 011
88C7 MOV BH,AL 1000 10 0 0 11 000 111
88E7 MOV BH,AH 1000 10 0 0 11 100 111
88DF MOV BH,BL 1000 10 0 0 11 011 111
88FF MOV BH,BH 1000 10 0 0 11 111 111
88CF MOV BH,CL 1000 10 0 0 11 001 111
88EF MOV BH,CH 1000 10 0 0 11 101 111
88D7 MOV BH,DL 1000 10 0 0 11 010 111
88F7 MOV BH,DH 1000 10 0 0 11 110 111
1000 10 d w mod rrr rrr/mmm
8B07 MOV AX,[BX] 1000 10 1 1 00 000 111
8B05 MOV AX,[DI] 1000 10 1 1 00 000 101
8B03 MOV AX,[BP+DI] 1000 10 1 1 00 000 011
8B00 MOV AX,[BX+SI] 1000 10 1 1 00 000 000
8B4212 MOV AX,[BP+SI+12] 1000 10 1 1 01 000 010 disp8
8B825634 MOV AX,[BP+SI+3456] 1000 10 1 1 10 000 010 disp16
8A825634 MOV AL,[BP+SI+3456] 1000 10 1 0 10 000 010 disp16
8B817856 MOV AX,[BX+DI+5678] 1000 10 1 1 10 000 001 disp16
89817856 MOV [BX+DI+5678],AX 1000 10 0 1 10 000 001 disp16
```
如上可得出结论：
前面6位是操作码
d：代表源操作数是寄存器还是内存
- 0：从寄存器里面取值
- 1：从内存里面取值
w：目的操作数宽度
mod：模式
- 11：寄存器到寄存器
- 10：DISP 16位
- 01：DISP 8 位
- 00：内存到寄存器，没有偏移
### 作业：
1\. 课程作业: 16为反汇编引擎。
1\. 实现以下指令的汇编和反汇编 r16: 16位寄存器 r8:8位寄存器 imm8: 8位立即数
imm16 : 16位立即数 [EA] 寄存器做偏移
```
机器码 操作吗 操作数 d w mod src des mov r16, r16
89D8 MOV AX,BX 100010 0 1 11 011 000
89C8 MOV AX,CX 100010 0 1 11 001 000
89D0 MOV AX,DX 100010 0 1 11 010 000
89C6 MOV SI,AX 100010 0 1 11 000 110
89C7 MOV DI,AX 100010 0 1 11 000 111
89C5 MOV BP,AX 100010 0 1 11 000 101
89C3 MOV BX,AX 100010 0 1 11 000 011
mov r8, r8
88E0 MOV AL,AH 100010 0 0 11 100 000
88F8 MOV AL,BH 100010 0 0 11 111 000
88D8 MOV AL,BL 100010 0 0 11 011 000
88C5 MOV CH,AL 100010 0 0 11 000 101
88C1 MOV CL,AL 100010 0 0 11 000 001
88C6 MOV DH,AL 100010 0 0 11 000 110
88C2 MOV DL,AL 100010 0 0 11 000 010
mov r16,[EA]
8B46 MOV AX,[BP] 100010 1 1 01 000 110
8B07 MOV AX,[BX] 100010 1 1 00 000 111
8B05 MOV AX,[DI] 100010 1 1 00 000 101
8B04 MOV AX,[SI] 100010 1 1 00 000 100
MOV AX,[1234]
MOV BX,[1234]
MOV CX,[12]
MOV DX,[12]
mov r8,[EA]
8A46 MOV AL,[BP] 100010 1 0 01 000 110
8A07 MOV AL,[BX] 100010 1 0 00 000 111
8A05 MOV AL,[DI] 100010 1 0 00 000 101
8A04 MOV AL,[SI] 100010 1 0 00 000 100
MOV AL,[1234]
MOV BH,[1234]
MOV CH,[12]
MOV DL,[12]
mov [EA],r16
8946 MOV [BP],AX 100010 0 1 01 000 110
8907 MOV [BX],AX 100010 0 1 00 000 111
8905 MOV [DI],AX 100010 0 1 00 000 101
8904 MOV [SI],AX 100010 0 1 00 000 100
MOV [1234],AX
MOV [1234],BX
MOV [12],CX
MOV [12],DX
mov [EA], r8
8846 MOV [BP],AX 100010 0 0 01 000 110
8807 MOV [BX],AL 100010 0 0 00 000 111
8805 MOV [DI],AL 100010 0 0 00 000 101
8804 MOV [SI],AL 100010 0 0 00 000 100
MOV [1234],AL
MOV [1234],BH
MOV [12],CH
MOV [12],DL
mov r8, imm8
B412 MOV AH,12 10110 1 0 0 0001 0002
B012 MOV AL,12 10110 0 0 0 0001 0002
B712 MOV BH,12 10110 1 1 1 0001 0002
B312 MOV BL,12 10110 0 1 1 0001 0002
B512 MOV CH,12 10110 1 0 1 0001 0002
B112 MOV CL,12 10110 0 0 1 0001 0002
B612 MOV DH,12 10110 1 1 0 0001 0002
B212 MOV DL,12 10110 0 1 0 0001 0002
mov r16, imm16
B83412 MOV AX,1234 10111 000 0011 0100 0001 0010
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mov [EA], imm8
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