汇编语言基础之寄存器

内存单元

无论计算机CPU的位数怎么变，从x86到现在的酷睿，CPU内部数据总线位宽在变大、寄存器的数量在增大、寄存器位数也在变大。但是对于内存的管理始终没有变化。计算机中用于存储的最小部件是一个二进制位（bit），一个bit能够存放两个数据，要么0要么1。在管理计算机存储空间的时候，将8个bit位分为一组，这就是计算机中的最小存储单元。称之1个字节（byte），一个字节的存储容量是2^8-1=255。1024（即2^10）个字节称之为1KB，接下来的M、G、T单位也就同理了。

8086CPU的寄存器都是16位的，后来的32位和64位CPU寄存器的位数与之前的CPU位数不一样，但是，就像8086CPU与上一代CPU寄存器兼容一样，32位和64位计算机的CPU为了向前兼容，按理来说，其内部一个32位的寄存器和64位寄存器应该可以分开当成2个16位的寄存器和4个16位的寄存器来使用。

不同的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的，8086CPU中有14个寄存器。这14个寄存器的用途不尽相同，但是结构都一致：

这16位的二进制数据用相等的16进制来显示就成了四位数据了，所以，在查看计算机寄存器的时候，可以看到所有的寄存器值都是4位的：

其中AX、BX、CX、DX用于存放一般性数据，叫做通用寄存器。

物理地址的计算

cpu需要从内存中读取数据，就需要知道在内存中的实际物理地址。而8086cpu的地址总线有20条，而内部的寄存器只有16位，怎么用16位的寄存器来达到20条地址总线的寻址能力呢（20条数据总线的寻址能力是2^20=1M，但是16位寄存器实际能够表达的数据仅有2^16）？。8086cpu设计了两个寄存器来计算物理地址，即段寄存器和偏移地址寄存器（两种寄存器都分别有多个，如CS代码段和DS数据段），具体的计算方法是

物理地址=段地址X16+偏移地址

为什么要乘以16呢？乘以16何以能解决达到20位寻址能力的要求？解释是，往16位的段地址上乘以16，实际意义是往段地址后面增加了一个0，然后让IP加到低位。这里增加了一个0表示多了一位，多一位的16进制数据，即多了4位二进制位，从而达到了从16位表示能力增加到20位表示能力的目的。

代码段和代码段寄存器(CS)

其实在计算机中存放的都是二进制数据而已，这些数据的实际意义是根据实际情况附加上去的，你认为它是代码那他就是代码，你认为它是数据那它就是数据，代码和数据的本质是相同的。代码段寄存器（CS）中存放的地址说明，从这个地址开始（x16加上偏移地址后）的内容都是cpu将要执行的指令。

汇编语言中修改CS和IP的方法：jmp 段地址:偏移地址

从debug中可以通过-r CS和-r IP 来修改CS和IP

数据段和数据段寄存器（DS）

数据段的作用就不用多说了，但是DS的用法却需要注意一下，在读取数据段的内容的时候，需要先将DS的值设置好，然后通过如下的方式来访问数据段的内容：

mov ax,[0]

[...]表示一个内存单元，其中的0表示内存单元的偏移地址。这个偏移地址是在DS的基础上而言的。值得注意的是，这个地方往ax中传递的值是一个字类型（2字节，16位数据）而不是字节类型（8位数据）。

mov指令规则

内存单元、通用寄存器和段寄存器之间可以相互赋值，而数据只允许直接存放到通用寄存器中。

栈

cpu提供了栈的机制共我们使用，栈顶的位置由SS:SP确定，8086cpu不保证栈地址越界，所以我们自己要时刻注意越界的问题。栈的使用时，可以将栈想象成一口井，井口的地址小，井底地地址大。在往井里倒水（入栈）的时候，井水水面上升（栈顶地址变小SP-=2）；在从井里打水（出栈）时，井水水面下降（栈顶地址变大SP-=2）。其实，对于栈，cpu真的没有多实现什么，就像CS：IP一样，cpu可以根据这个地址来读取操作指令，cpu无非是在这个基础上增加了对SP的自动移动而已，理解了这个移动，就理解了栈的本质。

debug工具的使用

在32位机器上可以直接在命令行输入debug来启动debug工具，64位机器需要额外安装工具才能模拟debug工具。

-r查看和修改寄存器内容

直接输入一个-r可以查看寄存器情况，也可以输入-r 寄存器名称例如-r ax 来修改寄存器的值

-d 查看内存内容

该命令后面可以跟两个参数，一个参数是起始地址，该参数有两部分组成，用冒号分隔，例如1000:0；第二参数可以限定显示内存的单位数量，例如-d 1000:0 f，表示显示一行内存情况。

-u 查看内存数据对应的指令

-a 录入汇编指令到内存，这些内存可以通过-u命令查看

-e 直接修改内存内容

输入-e 和起始地址，输入要修改的值，按空格键跳到下一个内存单元，回车表示输入完毕