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【汇编语言】寄存器（内存访问）（七）—— CPU提供的栈机制

article 2024/10/19 17:53:19

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文章目录

前言
1. CPU提供的栈机制
2. push指令
3. 问题
4. 问题的分析与解答
5. pop指令
结语

前言

📌

汇编语言是很多相关课程（如数据结构、操作系统、微机原理）的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了，其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理，提升代码效率，尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全领域不可或缺，帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。

本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的，和书中一样为了使学习的过程容易展开，我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

1. CPU提供的栈机制

现今的CPU中都有栈的设计，8086CPU也不例外。8086CPU提供相关的指令来以栈的方式访问内存空间。这意味着，在基于8086CPU编程的时候，可以将一段内存当作栈来使用。

8086CPU提供入和出栈指令，最基本的两个是PUSH(入栈)和POP(出栈)。

比如，push ax 表示将寄存器ax中的数据送入栈中，pop ax 表示从栈顶取出数据送入 ax。

8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。

举例说明：

下面举例说明，我们可以将10000H-1000FH这段内存当作栈来使用。下图描述了下面一段指令的执行过程。

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注意，字型数据用两个单元存放，高地址单元存放高8位，低地址单元存放低8位

大家看到上图所描述的 push 和 pop指令的执行过程，是否有一些疑惑？

总结一下,大概是这两个问题。

其一，我们将10000H-1000FH这段内存当作来使用，CPU执行push和pop令时，将对这段空间按照栈的后进先出的规则进行访问。但是，一个重要的问题是，CPU如何知道10000H-1000FH这段空间被当作栈来使用?
其二，push ax等入栈指令执行时，要将寄存器中的内容放入当前栈顶单元的上方，成为新的栈顶元素；pop ax等指令执行时，要从栈顶单元中取出数据，送入寄存器中。显然，push、pop在执行的时候，必须知道哪个单元是栈顶单元，可是，如何知道呢?

这不禁让我们想起之前另外一个讨论过的问题，就是，CPU如何知道当前要执行的指令所在的位置？我们现在知道答案，那就是CS、IP中存放着当前指令的段地址和偏移地址。

现在的问题是：CPU如何知道栈顶的位置？显然，也应该有相应的寄存器来存放栈顶的地址，8086CPU中，有两个寄存器，段存器SS和寄存器SP，栈顶的段地址存放在SS中，偏移地址存放在SP中。任意时刻，SS:SP指向栈顶元素。push指令和pop指令执行时，CPU从SS和SP中得到栈顶的地址。