汇编语言之寄存器（CPU工作原理）
1、介紹
一個典型的CPU，由運算器、控制器、寄存器等器件組成，對于游戲修改者來說，重點學(xué)習(xí)寄存器，其它不必管。
不同的CPU，寄存器的個數(shù)、結(jié)構(gòu)是不相同的，8086CPU有14個寄存器，每個寄存器有一個名稱，我們對它進(jìn)行分類：
1．通用寄存器：AX、BX、CX、DX
2．段寄存器：CS、SS、DS、ES
3．指針寄存器：SP、BP
4．變址寄存器：SI、DI
5．指令指針寄存器：IP
6．標(biāo)志寄存器：FR
2、通用寄存器
AX、BX、CX、DX這4個寄存器通常用來存放一般性的數(shù)據(jù)，被稱為通用寄存器。
以AX為例，寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)圖如下：
字在寄存器中的存儲字在寄存器中的存儲
3 字在寄存器中的存儲
4、物理地址
存儲單元又叫內(nèi)存單元，以后我們多數(shù)用內(nèi)存單元這一名稱。
所有的內(nèi)存單元構(gòu)成的存儲空間是一個一維的線性空間，每一個內(nèi)存單元在這個空間中都有唯一的地址，我們將這個唯一的地
址稱為物理地址。
CPU通過地址總線送入內(nèi)存的，必須是一個內(nèi)存單元的物理地址，在CPU向地址總線上發(fā)出物理地址之前，必須要在內(nèi)部先
形成這個物理地址，不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式，我們現(xiàn)在討論8086CPU是如何在內(nèi)部形成內(nèi)存單元的物理
地址的。
5、 8086CPU給出物理地址的方法
8086CPU有20位地址總線，可以傳送20位地址，而8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)是16位的，一次性只能傳送16位的地址，怎么
解決20位地址與16位地址不一致的問題呢？8086CPU采用一種在內(nèi)部用2個16位地址合成的方法來形成一個20位的物理地
址。
當(dāng)8086CPU要讀寫內(nèi)存時，怎樣在CPU內(nèi)部形成物理地址的呢？
1：CPU中的相關(guān)部件提供2個16位的地址，一個稱為段地址，另一個稱為偏移地址。
2：段地址和偏移地址通過內(nèi)部總線送入一個稱為地址加法器的部件。
3：地址加法器將這兩個16位地址合成為1個20位的物理地址。
地址加法器采用“段地址×16＋偏移地址”的方法合成物理地址。即：段地址×16＋偏移地址=物理地址。
“段地址×16”可以理解為段地址的16倍，以下這個說法更好理解。
我們把16轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制10，然后計算一下。假設(shè)段地址=2A7，2A7×10=2A70，計算結(jié)果2A70相對于段地址2A7左
移了一位，所以，段地址×16可以理解為：段地址左移一位。
問答題：如果段地址=A100，偏移地址=42B，那么，物理地址=？
答：段地址×16=段地址左移一位，即A100左移一位=A1000，A1000＋42B=A142B，所以，物理地址是：A142B。
8086CPU要訪問地址為123C8H的內(nèi)存單元，此時，地址加法器的工作過程如下圖所示（圖中數(shù)據(jù)皆為十六進(jìn)制表示）：
6 ?CS和IP
8086CPU在訪問內(nèi)存時，要由相關(guān)部件提供內(nèi)存單元的段地址和偏移地址，然后送入地址加法器合成物理地址，那么，是什
么部件提供段地址呢？是段寄存器提供段地址。8086CPU有4個段寄存器：CS、DS、SS、ES，本章先講解CS。
CS和IP是8086CPU中2個最為關(guān)鍵的寄存器，它們指示了CPU當(dāng)前要讀取指令的地址，我們看一下CE，可以看出在游
戲中，什么是CPU要讀取的指令地址，見下圖：
?
?
上圖指令執(zhí)行后，AX中的數(shù)值為0123H。那么，接下來就是讀取、執(zhí)行下一條指令 BB 03 00（mov bx,0003h）了。
CS和IP的重要性在于它們的數(shù)值提供了CPU要執(zhí)行指令的地址。
在1.5節(jié)中，我們說過，在內(nèi)存中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進(jìn)制信息，CPU在工作的時候，把有的信息看作指令，
把有的信息看作數(shù)據(jù)，那么，CPU在什么時候把它看作指令？在什么時候把它看作數(shù)據(jù)呢？現(xiàn)在我們可以回答第一個問題了。
??? 答：只要內(nèi)存單元（二進(jìn)制信息）被CS：IP指向，那么，這些內(nèi)存單元就會被CPU看作指令執(zhí)行。
7 ?修改CS和IP的指令
Mov被稱為傳送指令，可以修改大部分寄存器的值。如：mov ax,123H，將ax中的值設(shè)為123H，同樣地，我們可以mov
bx，2a4H? mov cx，5f0H? mov dx，b29H 等等。但是，mov不能修改CS和IP這兩個寄存器的值，因為8086CPU沒有提
供這樣的功能。
要修改CS和IP的值，可以用jmp指令，事實上，還有一些指令是可以修改CS和IP的，這些指令被統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令，這
個在后面的課程會講到，現(xiàn)在先學(xué)習(xí)這個最簡單的轉(zhuǎn)移指令：jmp。
若想同時修改CS和IP的值，可用形如“jmp 段地址：偏移地址”的指令完成。如：jmp 2ae3:9，執(zhí)行后：CS=2ae3H，
IP=9H，CPU將從2ae39H處讀取指令。
“jmp 段地址：偏移地址”指令的功能為：用指令中給出的段地址修改CS，偏移地址修改IP。
若想僅修改IP的值，可用形如“jmp 某一合法寄存器”的指令完成。如：jmp ax，執(zhí)行前ax=437aH，CS=17f0H，IP=
423cH，執(zhí)行后，CS不變，IP=437aH。
“jmp 某一合法寄存器”指令的功能為：用寄存器中的值修改IP。為什么叫“某一合法寄存器”？因為不是所有寄存器都可
以修改IP。
8?代碼段
在編程時，可以根據(jù)需要，將一組內(nèi)存單元定義為一個段。段分3種類型：代碼段、數(shù)據(jù)段、棧段。
對于8086PC機，我們可以將長度為N（N≤64KB）的一組代碼（機器指令和匯編指令），存在一組地址連續(xù)、起始地址為
16的倍數(shù)的內(nèi)存單元中，我們將這一組內(nèi)存單元定義為代碼段。
比如，將：? 機器指令??????? 匯編指令
??????????? B8 00 00?????? mov ax，0000H
??????????? 05 23 01?????? add ax，0123H
??????????? 8B D8????????? mov bx，ax
??????????? FF E3????????? jmp bx
這段長度為10字節(jié)的指令，存放在123B0H~123B9H的一組內(nèi)存單元中，我們就可以認(rèn)為這是一個代碼段。若要讓CPU
執(zhí)行這些指令，必須要將CS：IP指向代碼段中第一條指令的首地址（123B0H）
?
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的汇编语言之寄存器（CPU工作原理）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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