汇编语言(王爽)-寄存器

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一个典型的CPU由运算器，控制器，寄存器等组成

内部总线实现CPU内器件联系

外部总线实现CPU和主板上其他器件联系

CPU中：

  1. 运算器进行信息处理

  2. 寄存器进行信息存储

  3. 控制器控制各种器件进行工作

  4. 内部总线连接CPU内部器件，在它们之间进行数据传送

寄存器是CPU中程序员可用指令读写的部件

程序员可以通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制

通用寄存器

8086CPU为16位寄存器，每个寄存器存放两个字节数据

通用寄存器，用于存放一般性数据，为：

  1. AX

  2. BX

  3. CX

  4. DX

8086CPU的通用寄存器中每个寄存器都可以分为两个可独立使用的8位寄存器使用

低8位为L,高8位为H

  1. AX -> AH + AL

  2. BX -> BH + BL

  3. CX -> CH + CL

  4. DX -> DH + DL

字在寄存器中的存储

  1. 字节：byte，1byte=8bit

  2. 字：word，1word=2byte=16bit。这两个字节称为这个字的高位字节和低位字节

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几条汇编指令

汇编指令与寄存器名称不区分大小写

  1. mov ax,18 —> 将18送入寄存器AX

  2. add ax,8 —> 将AX中的值加8后存入AX

  3. mov ax,bx —> 将BX数据送入AX

  4. add ax,bx —> 将AX与BX中数据相加后存入AX

当使用AL之类的8位寄存器时，AH和AL为两个不相关的寄存器，AL计算产生的进位不会存储到AH中

当使用AL之类寄存器时，进行的是8位运算

当使用AX之类寄存器时，进行的是16位运算

当汇编指令的两个操作对象的位数不一致时，无法进行运算操作，此时的汇编指令为错误的

物理地址

CPU通过地址总线送入存储器的，必须是一个内存单元的物理地址

在CPU向地址总线上发出物理地址之前，必须要在内部先形成这个物理地址

16位结构的CPU

16位结构(16位机，字长为16位)的CPU具有以下特性：

  1. 运算器一次最多可以处理16位的数据

  2. 寄存器的最大宽度为16位

  3. 寄存器与运算器之间的通路位16位

对于16位的CPU，能一次处理，传输，暂时存储16位的地址

8086CPU给出物理地址的方法

8086CPU有20条地址总线，可达到1MB的寻址能力

但8086CPU为16位结构，其内部只能处理，传输，暂时存储16位的地址，所以其表现出的寻址能力只有64KB

8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址

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如图

  1. CPU提供两个16位地址，一个称为段地址SA，另一个位偏移地址EA

  2. 两个16位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位地址合成为一个20位的物理地址

  4. 地址加法器通过内部总线将20位的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位物理地址送入地址总线

  6. 20位物理地址被地址总线传送到存储器

地址加法器采用物理地址=段地址*16+偏移地址
的方法合成物理地址

*16对于十六进制来说为多加一个0，左移1位；对于二进制来说为多加四个0，左移4位

“段地址*16+偏移地址=物理地址”的本质含义

CPU在访问内存时，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

基础地址(段地址*16)+偏移地址=物理地址

段的概念

内存并没有分段，段的划分来自于CPU

CPU用分段的方法来管理内存

若编程需要，将若干地址连续的内存单元看作一个段，用段地址*16定位段的起始位置(基础地址)，用偏移地址定位段中的内存单元

注意：

  1. 段地址*16必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数

  2. 偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB，所以一个段的长度最大为64KB

段寄存器

段地址在8086CPU的段寄存器中存放

8086CPU有4个段寄存器：CS,DS,SS,ES

CS和IP

它们指示了CPU当前要读取指令的地址

CS为代码段寄存器，存放指令的段地址

IP为指令指针寄存器，存放指令的偏移地址

在8086CPU中，任意时刻，设CS中内容为M，IP中内容为N，8086CPU将从内存M*16+N单元开始，读取一条指令并执行

即，8086机中，任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行

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8086CPU工作过程如下：

  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存器

  2. IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令

  3. 执行指令。转到步骤1，重复这个过程

CPU初始时，CS=FFFFH，IP=0000H。即，8086PC机开机后执行的第一条指令是FFFF0H内存单元中的指令

修改CS,IP的指令

CPU从何处执行指令是由CS,IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS,IP中的内容来控制CPU执行目标指令

mov指令称为传送指令，但其不可以设置CS,IP的值

能够改变CS,IP的内容的指令被统称为转移指令

jmp指令为转移指令的一种

  1. 同时修改CS,IP的内容

    格式：jmp 段地址:偏移地址

    例：jmp 2AE3:3，执行后：CS=2AE3H,IP=0003H，CPU将从2AE33H处读取指令

  2. 修改IP的内容

    格式：jmp 某一合法寄存器

    功能：用寄存器中的值修改IP

    例：jmp ax,

    指令执行前：ax=1000H,CS=2000H,IP=0003H

    指令执行后：ax=1000H,CS=2000H,IP=1000H

代码段

对于8086PC机，可根据需要，将一组内存单元定义为一个段。

可以将长度为N(N<=64KB)的一组代码，存放在一组地址连续，起始地址为16的倍数的内存单元中。此时，这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段

要让CPU执行代码段中的指令，必须将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址

Debug

安装使用

win10 64位使用debug方法:

https://blog.csdn.net/plus_re/article/details/60761467

Debug常用功能

  1. R命令查看，改变CPU寄存器的内容

  2. D命令查看内存中的内容

  3. E命令改写内存中的内容

  4. U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

  5. T命令执行一条机器指令

  6. A命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

Debug操作

  1. R命令查看，改变CPU寄存器的内容

    1. 查看寄存器内容

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      如图：CS:IP所指向的内存单元为073F:0100，此处的指令即CPU当前要读取，执行的指令，此处存放的机器码为0000，对应的汇编指令为ADD [BX+SI],AL

    2. 修改寄存器内容

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  2. D命令查看内存中的内容

    1. 格式：d 段地址:偏移地址

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      如图，此时将列出从指定内存单元开始的128个内存单元中的内容

    2. 格式：d 段地址:起始偏移地址 结尾偏移地址

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      如图，指定D命令的查看范围

    3. 格式：d

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      会一直回显后面内存单元中的内容

  3. E命令改写内存中的内容

    格式：e 起始地址(段地址:偏移地址) 数据 数据 数据 ...

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    可以使用E命令向内存中写入数字，字符(‘ ‘)，字符串(“ “)，机器码

  4. U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令

    格式：u 起始地址(段地址:偏移地址)

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    将从开始内存单元中将内容翻译成汇编指令，并显示出来

  5. T命令执行机器指令

    格式：t

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    执行CS:IP指向的指令，指令执行后，显示输出CPU中的寄存器状态

  6. A命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

    格式：a 段地址:偏移地址

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---------------The End---------------
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