CPU Instruction Pointer

CPU Instruction Pointer

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1.Introduction

CPU对存储器的读写通过总线Bus来完成，总线又分为地址总线(Address Bus)、数据总线(Data Bus)、控制总线(Control Bus)。地址总线AB决定了CPU的寻址能力，即可以访问的存储空间的大小。数据总线DB决定了CPU的一次操作中可以处理的数据的大小，16位CPU一次可以加载两个字节，32位CPU一次可以加载4个字节。当然CPU的主频越大，那么在相同的时间内，处理的次数会更多。

2.16bit CPU 

由于8086CPU有20位地址总线，所以寻址能力为1MB。但是8086所有的寄存器都是16位的，如果由寄存器直接处理地址，那么一个16位的寄存器可以访问的最大地址为64KB。如何通过16位的寄存器来访问这1MB的空间呢？8086CPU折腾出一个地址加法器，通过加法器来根据两个16位地址来合成一个20位的地址，即物理地址＝段地址X16+偏移地址。对应到CPU中就是CS和IP这两个寄存器。

8086CPU中的CS和IP的内容提供了CPU要执行指令的地址。在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。CPU从何处执行指令是由CS和IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS和IP中的内容来控制CPU执行目标指令。

若想同时修改CS和IP的内容，可以用形如jmp 段地址:偏移地址的指令完成。如下图所示：

3.32bit CPU

因为80386的CPU寻址能力是4GB，所以它的寻址模式是平坦模式，不需要用段地址+偏移地址来折腾。所以32位CPU的EIP寄存器对应了16位CPU中的CS和IP两个寄存器。修改了EIP寄存器就可以改变CPU要执行的指令。如下面一段简单代码：

#include  < stdio.h >  

int  main( int  argc,  char *  argv[]) 
{ 
    mark: printf( " hi\n " ); 

     goto  mark; 

     return   0 ; 
}

使用了goto，在Debug时可以在Visual Studio中看到CPU中相关寄存器中的信息如下图所示：

由上图可知，goto对应的汇编命令就是一个修改EIP寄存器的jmp指令。