第二章寄存器

我只是一个虾纸丫 提交于 2020-01-02 06:22:04

   第一章需要补充说明的是内存地址空间,对CPU来说,系统中的所有存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中,它的容量受CPU寻址能力的限制,这个逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。这个概念比较抽象,需要进行一些编程实践增加更感性的认识。

    在CPU中,有四种主要的部件。运算器,控制器,寄存器,内部总线。这里的内部总线用于CPU内部进行各种信息的传递,与第一章所讲的控制总线,数据总线,地址总线不同,第一章所描述的总线属于外部总线,作为CPU与外部期间进行信息传递的通路。运算器用于各种信息的处理,寄存器用于信息的处理,控制器用于控制信息的处理。对于利用汇编编程来说,寄存器是主要操作的部件,不同的CPU中寄存器的个数和种类是不同的。

    8086CPU所有的寄存器都是16位的,可以存放两个字节,一个字节8位。AX、BX、CX、DX 通常用来存放一般性数据被称为通用寄存器。通用寄存器(重点)8086上一代CPU中的寄存器都是8位的,为保证兼容性,这四个寄存器都可以分为两个独立的8位寄存器使用。AX可以分为AH和AL;BX可以分为BH和BL;CX可以分为CH和CL;DX可以分为DH和DL。AX的低8位(0位~7位)构成了AL寄存器,高8位(8位~15位)构成了AH寄存器。AH和AL寄存器是可以独立使用的8位寄存器,如果当成是8位寄存器使用,那么他们就是独立的,没有任何关系。一个8位寄存器所能存储的数据的最大值是多少?二进制数值 1111 1111 ,也就是 2^8-1。

CPU访问内存单元时要给出内存单元的地址,所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间。我们将这个唯一的地址称为物理地址。不同的CPU有不同的形成物理地址的方式。

(1)16位结构的CPU

8086内部为16位结构,它只能传送16位的地址,表现出的寻址能力却只有64K。

8086外部有20位地址总线,可传送20位地址,寻址能力为1M。

那么,8086CPU如何用内部16位的数据,转换成20位的地址呢?

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。

段地址+偏移地址 -> 地址加法器 -> 20位的物理地址。

地址加法器合成物理地址的方法:段地址×16+偏移地址=物理地址

“段地址×16”有一个更为常用的说法就是数据左移4位。(二进制位)

二进制的数据左移4位,意味着乘以2^4=16。

这样做的目的主要是为了弥补内部总线16位的缺陷而设计的。

关于段空间

内存没有分段,段的划分来自于CPU,

由于8086CPU用“(段地址×16)+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址,

使得我们可以用分段的方式来管理内存。

以后,在编程时可以根据需要,将若干地址连续的内存单元看作一个段,

用段地址×16定位段的起始地址(基础地址),用偏移地址定位段中的内存单元。

(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 64K,所以一个段的长度最大为64K。

CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。

如果给定一个段地址,仅通过变化偏移地址来进行寻址,最多可以定位多少内存单元?

因为偏移地址16位,变化范围为0~FFFFH,仅用偏移地址来寻址最多可寻64K个内存单元。

比如:给定段地址1000H,用偏移地址寻址,CPU的寻址范围为:10000H~1FFFFH。

 地址的描述

在8086PC机中,存储单元的地址用两个元素来描述。即段地址和偏移地址。

“数据在21F60H内存单元中。”对于8086PC机的两种描述:

(a)数据存在内存2000:1F60单元中;

(b)数据存在内存的2000段中的1F60H单元中。

可根据需要,将地址连续、起始地址为16的倍数的一组内存单元定义为一个段。

 段寄存器就是提供段地址的。

8086CPU有4个段寄存器: CS、DS、SS、ES。

CS和IP是8086CPU中最关键的寄存器,它们指示了CPU当前要读取指令的地址。

CS为代码段寄存器,IP为指令指针寄存器。

在 8086CPU 加电启动或复位后( 即 CPU刚开始工作时)CS和IP被设置为CS=FFFFH,IP=0000H。

即在8086PC机刚启动时,CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行。

FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机后执行的第一条指令。

修改CS,IP

mov指令不能用于设置CS、IP的值,8086CPU没有提供这样的功能。

8086CPU为CS、IP提供了另外的指令来改变它们的值:转移指令

JMP 段地址:偏移地址

JMP 2AE3:3

功能:用指令中给出的段地址修改CS,偏移地址修改IP。CS = 2AE3H, IP = 0003H。

仅修改IP的内容:

jmp 某一合法寄存器

jmp ax   (类似于 mov IP,ax)

功能:用寄存器中的值修改IP。

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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