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编程问答

寄存器讲解--汇编(32位处理器)

發(fā)布時(shí)間:2023/12/19 编程问答 70 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 寄存器讲解--汇编(32位处理器) 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

32位處理器? 寄存器分為四類:

  • ?*通用寄存器*
  • ?*段寄存器*
  • ?*狀態(tài)和控制寄存器*
  • ?*指令寄存器*

一、通用寄存器 有八個(gè)

  • EAX? ? 累加和結(jié)果寄存器

  • EBX? ? 數(shù)據(jù)指針寄存器
    ECX? ? 循環(huán)計(jì)數(shù)器
    EDX? ? i/o指針
    ESI? ? 源地址寄存器? ? ? ? ? ---------低16位用SI 表示
    EDI? ? 目的地址寄存器? ? ??---------低16位用DI 表示
    ESP? ? 堆棧指針? ? ? ? ? ? ? ?---------低16位用SP 表示
    EBP? ? 棧指針寄存器? ? ? ??---------低16位用BP 表示


上面的八個(gè)通用寄存器 E 是?extended 縮寫

當(dāng)然,以上功能并未限制寄存器的使用,特殊情況為了效率也可作其他用途。很明顯AX,BX,CX,DX也可以作為通用數(shù)據(jù)寄存器使用。

這八個(gè)寄存器低16位分別有一個(gè)引用別名 AX, BX, CX, DX, BP, SI, DI, SP,?其中 AX, BX, CX, DX, 的高8位又引用至 AH, BH, CH, DH,低八位引用至 AL, BL, CL, DL在 64-bit 模式下,有16個(gè)通用寄存器,但是這16個(gè)寄存器是兼容32位模式的,32位方式下寄存器名分別為 EAX, EBX, ECX, EDX, EDI, ESI, EBP, ESP, r8d – r15d. 在64位模式下,他們被擴(kuò)展為 RAX, RBX, RCX, RDX, RDI, RSI, RBP, RSP, r8 – r15.?

其中 r8 – r15 這八個(gè)寄存器是64-bit模式下新加入的寄存器

通用寄存器中的四個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的理解:

對(duì)于

  • EAX? ? 累加和結(jié)果寄存器

  • EBX? ? 數(shù)據(jù)指針寄存器
    ECX? ? 循環(huán)計(jì)數(shù)器
    EDX? ? i/o指針

  • 這四個(gè)寄存器,通常被稱為數(shù)據(jù)寄存器,因?yàn)樗鼈兪怯脕肀4鏀?shù)據(jù)的。

  • 數(shù)據(jù)寄存器主要用來保存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果等信息,從而節(jié)省讀取操作數(shù)所需占用總線和訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間。

    32位CPU有4個(gè)32位通用寄存器:EAX、EBX、ECX和EDX。對(duì)低16位數(shù)據(jù)的取存,不會(huì)影響高16

    位的數(shù)據(jù),這些低16位寄存器分別命名為AX、BX、CX和DX,它和先前的CPU中的寄存器相一致。

    4個(gè)16位寄存器又可分割成8個(gè)獨(dú)立的8位寄存器(AX:ah~al、BX:bh~bl、CX:ch~cl:DX:dh~dl)。

    每個(gè)寄存器都有自己的名稱,可獨(dú)立存取。程序員可利用數(shù)據(jù)寄存器的這種“可合可分”的特性,靈活地處理字/

    字節(jié)的信息。

    AX和al通常稱為累加器,用累加器進(jìn)行的操作可能需要更少時(shí)間,累加器可用于乘、除、輸入/輸出等操作,

    它們的使用頻率很高。

    BX稱為基地址寄存器,它可作為存儲(chǔ)器指針來使用。

    CX稱為計(jì)數(shù)寄存器,在循環(huán)和字符串操作時(shí),要用它來控制循環(huán)次數(shù);在位操作中,當(dāng)移多位時(shí),要用cl來

    指明位移的位數(shù)。

    DX稱為數(shù)據(jù)寄存器,在進(jìn)行乘、除運(yùn)算時(shí),它可以為默認(rèn)的操作數(shù)參與運(yùn)算,也可用于存放I/O的端口地址。

    在16位CPU中,AX、BX、CX和DX不能作為基址和變址寄存器來存放存儲(chǔ)單元的地址,但在32位CPU

    中,其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不僅可傳送數(shù)據(jù)、暫存數(shù)據(jù)、保存算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果,而且也可

    作為指針寄存器,所以,這些32位寄存器更具有通用性。


ESP, EBP兩個(gè)指針寄存器:

(1)ESP:棧指針寄存器(extended?stack?pointer),其內(nèi)存放著一個(gè)指針,該指針永遠(yuǎn)指向系統(tǒng)棧最上面一個(gè)棧幀的棧頂。
(2)EBP:基址指針寄存器(extended?base?pointer),其內(nèi)存放著一個(gè)指針,該指針永遠(yuǎn)指向系統(tǒng)棧最上面一個(gè)棧幀的底部。

? 對(duì)應(yīng)的低16位是SP,BP.

?這兩個(gè)指針型通用寄存器,通過被分配為“指針寄存器類別”

這兩個(gè)指針很重要,和整個(gè)底層指令的執(zhí)行有關(guān),是指令的調(diào)入入口。


ESI, EDI 兩個(gè)同用寄存器 “變址寄存器類”

ESI, EDI 兩個(gè)同用寄存器 有的時(shí)候被分配 “變址寄存器類別

32位CPU有2個(gè)32位通用寄存器ESI和EDI,其低16位對(duì)應(yīng)先前CPU中的SI和DI,對(duì)低16位數(shù)據(jù)的

存取,不影響高16位的數(shù)據(jù)。

ESI、EDI、SI和DI稱為變址寄存器,它們主要用于存放存儲(chǔ)單元在段內(nèi)的偏移量,用它們可實(shí)現(xiàn)多種存儲(chǔ)器

操作數(shù)的尋址方式,為以不同的地址形式訪問存儲(chǔ)單元提供方便。

變址寄存器不可分割成8位寄存器,作為通用寄存器,也可存儲(chǔ)算術(shù)邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。

它們可作一般的存儲(chǔ)器指針使用,在字符串操作指令的執(zhí)行過程中,對(duì)它們有特定的要求,而且還具有特殊的

功能。


二、段寄存器 六個(gè)


段寄存器 CS, DS, SS, ES, FS, GS, 保存16位的段選擇子,一個(gè)段選擇子指定了一個(gè)段在內(nèi)存的指針,
以便在內(nèi)存中訪問段,訪問方式與內(nèi)存模式有關(guān),段模式和平坦模式其代表的意義并不相同。
CS? ? 代碼段寄存器
DS, ES, FS, GS? ? 數(shù)據(jù)段寄存器
SS? ? 堆棧段寄存器
在 64-bit 模式下,這6個(gè)寄存器并無變化,只是使用上略有區(qū)別。

段寄存器是根據(jù)內(nèi)存分段的管理模式而設(shè)置的。內(nèi)存單元的物理地址由段寄存器的值和一個(gè)偏移量組合而成的,這樣可用兩個(gè)較少位數(shù)的值組合成一個(gè)可訪問較大物理空間的內(nèi)存地址。

32位CPU有6個(gè)段寄存器,分別如下:

CS:代碼段寄存器??? ES:附加段寄存器

DS:數(shù)據(jù)段寄存器??? FS:附加段寄存器

SS:堆棧段寄存器??? GS:附件段寄存器

在16位CPU系統(tǒng)中,只有4個(gè)段寄存器,所以,程序在任何時(shí)刻至多有4個(gè)正在使用的段可直接訪問,在32位微機(jī)系統(tǒng)中,它有6個(gè)段寄存器,所以在此環(huán)境下開發(fā)的程序最多可同時(shí)訪問6個(gè)段。32位CPU有兩個(gè)不同的工作方式:實(shí)方式和保護(hù)方式。在每種方式下,段寄存器的作用是不同的,有關(guān)規(guī)定簡(jiǎn)單描述如下:

實(shí)方式:段寄存器CS、DS、ES和SS與先前CPU中的所對(duì)應(yīng)的段寄存器的含義完全一致,內(nèi)存單元的邏輯地址仍為“段地址:偏移地址”的形式,為訪問某內(nèi)存段內(nèi)的數(shù)據(jù),必須使用該段寄存器和存儲(chǔ)單元的偏移地址。

保護(hù)方式:在此方式下,情況要復(fù)雜得多,裝入段寄存器的不再是段值,而是稱為“選擇子”的某個(gè)值。


三、標(biāo)志寄存器 EFLAGS? ? 一個(gè)

1.運(yùn)算結(jié)果標(biāo)志位。一共6個(gè),包括:CF進(jìn)位標(biāo)志位、PF奇偶標(biāo)志位、AF輔助進(jìn)位標(biāo)志位、ZF零標(biāo)志位、

SF符號(hào)標(biāo)志位、OF溢出標(biāo)志位。

  • CF (bit 0) —— 進(jìn)位標(biāo)識(shí),算術(shù)操作進(jìn)行了進(jìn)位和借位,則此位被設(shè)置
  • PF (bit 2) —— 奇偶標(biāo)識(shí),結(jié)果包含奇數(shù)個(gè)1,則設(shè)置此位
  • AF (bit 4) —— 輔助進(jìn)位標(biāo)識(shí),結(jié)果的第3位像第4位借位,則此位被設(shè)置
  • ZF (bit 6) —— 零標(biāo)識(shí),結(jié)果為零,此位設(shè)置
  • SF (bit 7) —— 符號(hào)標(biāo)識(shí),若為負(fù)數(shù)則設(shè)置此位
  • OF (bit 11) —— 溢出標(biāo)識(shí),結(jié)果像最高位符號(hào)位進(jìn)行借位或者進(jìn)位,此標(biāo)志被設(shè)置

2.狀態(tài)控制標(biāo)志位。一共3個(gè),包括:TF追蹤標(biāo)志位、IF中斷允許標(biāo)志位、DF方向標(biāo)志位。

  • TF (bit 8) —— 陷阱標(biāo)識(shí),設(shè)置進(jìn)程可以被單步調(diào)試

  • IF (bit 9) —— 中斷標(biāo)識(shí),設(shè)置能夠響應(yīng)中斷請(qǐng)求

  • DF (bit 10) —— 方向標(biāo)識(shí),用于標(biāo)示字符處理過程中指針移動(dòng)方向。


講講32位標(biāo)志寄存器增加的4個(gè)標(biāo)志位:

(1).I/O特權(quán)標(biāo)志IOPL。

IOPL用兩位二進(jìn)制位來表示,也稱為I/O特權(quán)級(jí)字段,該字段指定了要求執(zhí)行I/O指令的特權(quán)級(jí),如果當(dāng)前

的特權(quán)級(jí)別在數(shù)值上小于等于IOPL的值,那么,該I/O指令可執(zhí)行,否則將發(fā)生一個(gè)保護(hù)異常。

(2). 嵌套任務(wù)標(biāo)志NT。

NT用來控制中斷返回指令I(lǐng)RET的執(zhí)行。具體規(guī)定如下:

(1)???? 當(dāng)NT=0,用堆棧中保存的值恢復(fù)EFlags、CS和EIP,執(zhí)行常規(guī)的中斷返回操作。

(2)???? 當(dāng)NT=1,通過任務(wù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)中斷返回。

(3). 重啟動(dòng)標(biāo)志RF。

RF用來控制是否接受調(diào)試故障。規(guī)定:RF=0時(shí),表示接受,否則拒絕。

(4). 虛擬8086方式標(biāo)志VM。

如果VM=1,表示處理機(jī)處于虛擬的8086方式下的工作狀態(tài),否則,處理機(jī)處于一般保護(hù)方式下的工作狀態(tài)。


四、指令寄存器? ? ? 一個(gè)

32位CPU把指令指針擴(kuò)展到32位,并記作EIP,EIP的低16位與先前CPU中的IP作用相同。

指令指針EIP、IP是存放下次將要執(zhí)行的指令在代碼段的偏移地址,在具有預(yù)取指令功能的系統(tǒng)中,下次要執(zhí)行的指令通常已被預(yù)取到指令隊(duì)列中,除非發(fā)生轉(zhuǎn)移情況,所以,在理解它們的功能時(shí)不考慮存在指令隊(duì)列的情況。

在實(shí)方式下,由于每個(gè)段的最大范圍為64KB,所以,EIP的高16位肯定都為0,此時(shí),相當(dāng)于只用其低16位的IP來反映程序中的指令的執(zhí)行次序。

注意:

IR與PC的區(qū)別,PC放置的是一系列指令的首地址,也就是指令指針。

IR的全稱應(yīng)該是Instructinon register:指令寄存器是用來存放指令的,存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令,包括指令的操作碼,地址碼,地址信息
PC的全稱是program counter:程序計(jì)數(shù)器,是用來計(jì)數(shù)的,指示指令在存儲(chǔ)器的存放位置,也就是個(gè)地址信息,在匯編中用寄存器IP表示PC。

五、控制寄存器

CR0,CR2,CR3,CR4

六、系統(tǒng)表指針寄存器


IDTR -- 中斷描述符表信息
GDTR -- 全局描述符表信息
IDTR -- 局部描述符表信息


七、任務(wù)寄存器 TR


保存任務(wù)的狀態(tài)信息 TSS

八、調(diào)試寄存器


dr0 – dr7,控制和允許監(jiān)視進(jìn)程的調(diào)試操作





總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的寄存器讲解--汇编(32位处理器)的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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