汇编语言——寄存器（CPU的工作原理 ax,bx,cx,dx通用寄存器 cs代码段寄存器）
寄存器
一個典型的CPU由運算器、控制器、寄存器等器件組成，這些器件靠內部總線相連。（外部總線是上一篇博客說的內存總線，數據總線，控制總線）
內部總線實現CPU內部各個器件之間的聯系。
外部總線實現CPU和主板上其它器件的聯系。
CPU中主要的部件是寄存器，寄存器是CPU中我們可以使用指令讀寫的部件（通過改變各種寄存器的內容來實現對CPU的控制）
不同的CPU寄存器的個數也不同，8086CPU有14個寄存器 它們的名稱為：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW。
1、通用寄存器
a.簡介
8086CPU所有的寄存器都是16位的，可以存放兩個字節。（1Byte=8bit）
AX、BX、CX、DX 通常用來存放一般性數據被稱為通用寄存器。
一個16位寄存器所能存儲的數據的最大值為：216-1。
示例：
數據：20000
二進制表示：0100111000100000
在寄存器AX中的存儲：
四個寄存器都可以分為兩個獨立的8位寄存器使用。
AX可以分為AH和AL；
BX可以分為BH和BL；CX可以分為CH和CL；
DX可以分為DH和DL。
AX的低8位（0位~7位）構成了AL寄存器，高8位（8位~15位）構成了AH寄存器，它們都是可以獨立使用的8位寄存器。一個8位寄存器所能存儲的數據的最大值是28-1。
b.匯編指令
匯編指令不區分大小寫（和mysql一樣大小寫不敏感）
丟失（不進位）：丟失指的是進位制不能在 8 位寄存器中保存，但是 CPU 不是并真的不丟棄 這個進位值，這個問題以后再說。
2、物理地址
CPU訪問內存單元時要給出內存單元的地址。所有的內存單元構成的存儲空間是一個一維的線性空間。
每一個內存單元在這個線性空間中都有唯一的地址，這個唯一的地址稱為物理地址。
16位CPU的特征：
運算器一次最多可以處理16位的數據。
寄存器的最大寬度為16位。
寄存器和運算器之間的通路是16位的
因為8086CPU是16位的，所以它采用了一個機智的方法（地址加法器）：在內部用兩個16位地址合成的方法來形成一個20位的物理地址。
小Tips：更多猛擊這里
CPU最大能查找多大范圍的地址叫做尋址能力 ，CPU的尋址能力以字節為單位 ，如32位尋址 的CPU可以尋址2的32次方大小的地址也就是4G，這也是為什么32位的CPU最大能搭配4G內 存的原因 ，再多的話CPU就找不到了。 16位寄存器，用二進制表示最小的數是0000000000000000，最大的數是1111111111111111。 換算成十進制數就是0-65535,加上零就是65536（2^16）。 也就是說一共可以存放65536個不同的地址。 每一個地址在內存中占一個字節（Byte）。 64KB = 65536byte，so 16位結構，表現出的尋址能力是64K。 20位的尋址能力：2^20/1024/1024 = 1MB 地址總線：屬于一種電腦總線 (一部份)，是CPU用來溝通某些單元想要存取(讀取/寫入)電腦內存元件/地方的實體位址。更多去看上一篇博客
地址加法器合成物理地址的方法：物理地址=段地址×16+偏移地址
一個16進制的數*16（向左移1位） ==> 一個二進制（向左移4位）
舉例說明物理地址=段地址×16+偏移地址
8086CPU就是這樣一個只能提供兩張3位數據紙條的CPU。
比如我們只能通過紙條來通信，讀者問我圖書館的地址，我只能將它寫在紙上告訴讀者。
顯然我必須有一張可以容納 4 位數據的紙條才能寫下2826這個數據：
不巧的是，沒有能容納4位數據的紙條，僅有兩張可以容納3位數據的紙條。
這樣我只能以這種方式告訴讀者2826這個數據：
給它兩張紙條，讓他把第一張紙條乘以10再加上第二張紙條的值就是我們要給它的物理地址（當然我們的是16進制的）
段地址
在編程時我們可以根據需要，將若干地址連續的內存單元看作一個段，用段地址×16定位段的起始地址（基礎地址），用偏移地址定位相應段中的內存單元。
小結：
1、CPU訪問內存單元時，必須向內存提供內存單元的物理地址。
8086CPU在內部用段地址和偏移地址移位相加的方法形成最終的物理地址
（1）段地址×16 必然是 16的倍數，所以一個段的起始地址也一定是16的倍數；
（2）偏移地址為16位，16 位地址的尋址能力為 64K，所以一個段的長度最大為64K。也就是說如果偏移地址都是最大64K，那么有16個段（因為20位的尋址能力為1MB）
2、CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一個物理地址。
3、給定一個段地址，僅通過變化偏移地址來進行尋址，最多可以定位多少內存單元？
結論：偏移地址16位，變化范圍為0~FFFFH，僅用偏移地址來尋址最多可尋64K個內存單元。
比如：給定段地址1000H，用偏移地址尋址，CPU的尋址范圍為：10000H~1FFFFH。
4、在8086PC機中，存儲單元的地址用兩個元素來描述。即段地址和偏移地址。
“數據在21F60H內存單元中。”對于8086PC機的兩種描述：
（a）數據存在內存2000:1F60單元中；
（b）數據存在內存的2000段中的1F60H單元中。
可根據需要，將地址連續、起始地址為16的倍數的一組內存單元定義為一個段。
答案
1、給定段地址為0001H，僅通過變化偏移地址尋址，CPU的尋址范圍是0010H到1000FH
2、有一個數據存放在內存20000H單元中，現給定段地址為SA，若想用偏位地址尋到此單元，則SA應滿足，最小為1001H，最大為2000H
解：物理地址=段地址*16+偏移地址
20000H=SA*16+偏移地址
由于16為十進制，轉換為十六進制=10H
最小偏移地址=0H
最大偏移地址=FFFFH
最小SA=(20000H-FFFFH)/10H=20000H/10H-FFFFH/10H=2000H-FFFH=1001H
最大SA=(20000H-0H)/10H=20000H/10H-0H/10H=2000H-0H=2000H
3、當sa<1001H 或者sa>2000H 將無法尋到20000H單元
3、段寄存器
段寄存器就是提供段地址的
8086CPU有4個段寄存器：
CS（代碼段）
DS（數據段）
SS（堆棧段）
ES（附加段）
當8086CPU要訪問內存時，由這4個段寄存器提供內存單元的段地址。
CS和IP是8086CPU中最關鍵的寄存器，它們指示了CPU當前要讀取指令的地址（其他的段+指針寄存器以后再說，）。
CS為代碼段寄存器；
IP為指令指針寄存器
8086PC的工作過程
（1）從CS:IP指向內存單元讀取指令，讀取的指令進入指令緩沖器；
（2）IP = IP + 所讀取指令的長度，從而指向下一條指令；
（3）執行指令。 轉到步驟 （1），重復這個過程。
在 8086CPU 加電啟動或復位后（ 即 CPU剛開始工作時）CS和IP被設置為CS=FFFFH，IP=0000H，即在8086PC機剛啟動時，
CPU從內存FFFF0H單元中讀取指令執行，FFFF0H單元中的指令是8086PC機開機后執行的第一條指令。
CS和IP：
CPU將CS、IP中的內容當作指令的段地址和偏移地址，用它們合成指令的物理地址，到內存中讀取指令碼，執行。
如果說，內存中的一段信息曾被CPU執行過的話，那么，它所在的內存單元必然被CS:IP指向過。
修改CP和IP的指令：
在CPU中，我們能夠用指令讀寫的部件只有寄存器，我們可以通過改變寄存器中的內容實現對CPU的控制。
CPU從何處執行指令是由CS、IP中的內容決定的，程序員可以通過改變CS、IP中的內容來控制CPU執行目標指令。
那么問題來了，我們要怎樣修改CS和IP的值呢？
首先我們來思考一下，如何修改AX中的值？
mov 指令
如：mov ax,123
mov指令可以改變8086CPU大部分寄存器的值，被稱為傳送指令。
但mov指令不能改變CS、IP的值，CPU為我們提供了另外一個指令：jmp（轉移指令）
使用方法：
# 同時修改CS和IP的值 # 使用方法：jmp 段地址：偏移地址 # 功能：用指令中給出的段地址修改CS，偏移地址修改IP。 jmp 2AE3:3 # CS的地址-->3ae3 , 偏移地址 --> 0003 jmp 3:0B16 # CS的地址-->0003 , 偏移地址 --> 0b16 # 僅修改IP的內容： # jmp 某一合法寄存器 # 功能：用寄存器中的值修改IP。 jmp ax （類似于 mov IP,ax） # 修改IP的值為寄存器中的值 jmp bx
內存中存放的機器碼和對應匯編指令情況： （初始：CS=2000H，IP=0000H），寫出執行順序。
答案：
（1）mov ax,6622 （2）jmp 1000:3 （3）mov ax,0000 （4）mov bx,ax （5）jmp bx （6）mov ax,0123H （7）轉到第（3）步執行
小結：
1、段地址在8086CPU的寄存器中存放。當8086CPU要訪問內存時，由段寄存器提供內存單元的段地址。8086CPU有4個段寄存器，其中CS用來存放指令的段地址。
2、CS存放指令的段地址，IP存放指令的偏移地址。
8086機中，任意時刻，CPU將CS:IP指向的內容當作指令執行。
3、8086CPU的工作過程：
從CS:IP指向內存單元讀取指令，讀取的指令進入指令緩沖器；
IP指向下一條指令；
執行指令。（轉到步驟（1），重復這個過程。）
4、8086CPU提供轉移指令（jmp）修改CS、IP的內容。
答案：
下面3條指令執行后，CPU幾次修改IP？都是在什么時候？最后IP中的值是多少？
mov ax,bx sub ax,ax jmp ax 首先根據 代碼 我們可以看到 mov ax,bx 我們將bx的值存入ax中，暫且不管bx的值為多少我們就認為bx中有一個數據 sub ax,ax 然后我們重新給ax賦值 ax = ax - ax ，所有ax的值應該為 0 jmp ax 當jmp指令，指向的是一個通用寄存器ax，代表的意思為修改 IP 的值 IP的值為ax 即 IP 的值應為0 所以CPU只修改了1次IP 執行到 jmp ax 時 修改了 IP中的值 為 0
總結
以上是生活随笔為你收集整理的汇编语言——寄存器（CPU的工作原理 ax,bx,cx,dx通用寄存器 cs代码段寄存器）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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