汇编语言(1)——寄存器

1.通用寄存器

    8086中的所有寄存器都是16位的，可以存放两个字节，AX、BX、CX、DX这四个寄存器用来存放一般性的数据，统称为通用寄存器。

    由于8086的上一代cpu其寄存器是8位的，因此也可以将寄存器分为两个独立的8位寄存器来使用，如下所示。

2.字在寄存器中存储

    cpu可以对两种尺寸的数据进行一次性处理：

1. 字节：byte，由8个bit组成，存放在8位寄存器中；
2. 字：word，由两个字节组成。
   

3.确定物理地址的方法

    所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，这个地址称为物理地址。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，因此首先在cpu内部形成物理地址。
    8086被称为16位机，那是因为在8086内部，一次性处理、传输、暂存的信息的最大长度为16位，因此，能一次性处理、传输、暂存16位的地址。但是8086有20位地址总线，其寻址能力达到了1MB，因此需要采用两个16位地址合成的方法来形成一个20的物理地址。

    如上图所示，cpu想要读写内存的步骤如下：

• cpu中部件提供两个地址：段地址和偏移地址；
• 段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器；
• 地址加法器将两个16位地址合成一个20位地址；
• 地址加法器通过内部总线将20位地址送入输入输出控制电路；
• 输入输出控制电路将物理地址送到地址总线；
• 物理地址被地址总线送到存储器中。

    地址加法器的工作流程如下：

4.内存分段表示法

    如下图所示，cpu将内存进行段的划分，即将若干地址连续的内存单元看作一个段，将段地址左移4位就是定位段的起始地址，用偏移地址确定具体的内存单元。

    如上图左边所示，段的起始地址为10000，而结束地址为100FF，其大小为100；右边将该段分为更小的两端，大小都为80。段地址一定是16的倍数，这是因为物理地址是由段地址*16+偏移地址得到的，而偏移地址是16位的，因此一个段的最大长度为16KB。

5.CS、IP寄存器及代码段

    CS和IP寄存器是8086CPU中最关键的两个寄存器：CS为代码段寄存器，IP为指针指令寄存器。在任意时刻，CPU将地址为CS：IP指向的内容当做指令执行。如下图所示，即为CPU读取、执行指令的工作原理。

    初始状态，CPU中CS寄存器为2000，IP寄存器为0。

    CS、IP中的内容送入地址加法器。

    地址加法器将物理地址送入输入输出电路。

    控制电路将物理地址送上地址总线。

    内存20000单元处的内容被从数据总线传送到CPU中。

    控制电脑将指令B8 23 01传送到指令缓冲器。

    读取一条指令后，IP的值自动增加。

    指令B8 23 01被执行。

    指令执行后AX寄存器中内容被改变。

6.jmp指令

    在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，通过改变寄存器中的内容来控制CPU，CPU执行的指令位置是由CS、IP寄存器中的内容决定的，通过改变这两个寄存器的内容就可以控制CPU执行目标指令。可以通过jmp指令来修改CS：IP的内容。
    如果想同时修改CS：IP的内容，可用“jmp段地址：偏移地址”的指令完成：
    jmp 2AE：3，执行后CS的值为2A3E，IP的值为0003，CPU会从2AE33处读取指令。
    如果仅仅修改IP中的内容，可以用“jmp 一个合法寄存器”的指令完成：
    jmp ax，如果ax=1000，那么IP中的内容也会变为1000。
    （本文中的内容改编与王爽老师《汇编语言》）