第2章 暫存器

一個典型的CPU 由運算器、控制器、暫存器 等器件構成，這些器件靠內部匯流排相連。在CPU中：

• 運算器進行資訊處理；
• 暫存器進行資訊儲存；
• 控制器控制各種期間進行工作；
• 內部匯流排連線各種器件，在它們之間進行資料的傳送；

2.1 通用暫存器

• 通用暫存器：通常用來存放一般性的資料的暫存器。如8086CPU 中AX、BX、CX、DX 這4個暫存器【8086CPU中所有的暫存器都是16位的。】

  8086CPU 中AX、BX、CX、DX 都可分為2個獨立使用的8位暫存器來用：

• AX: AH和AL;

• BX: BH和BL;

• CX: CH和CL;

• DX: DH和DL;

2.2 字在暫存器中的儲存

• 位元組：byte，一個位元組由8個bit組成。
• 字: word，一個字由2個位元組組成，這2個位元組分別稱為高位位元組和低位位元組

2.3 幾條彙編指令 注：

• 在寫一個彙編指令或一個暫存器名稱時不區分大小寫。
• 16位的暫存器，當要寫入的資料超過16位時，最高位的資料無法寫入，僅能寫入低16位資料。
• 在進行資料傳送和運算時，要注意指令的2個操作物件的位數應一致。 例：mov ax，bl （ax 為16位，bl 為8位 此指令是錯誤的）

2.4 實體地址 所有記憶體單元構成的儲存空間是一個一維的線性空間，每一個記憶體單元在這個空間中都有一個唯一的地址，即實體地址。

2.5 16位結構的CPU 16位結構（16位機、字長為16 位）：

• 運算器一次最多可以處理16位的資料；
• 暫存器的最大寬度為16位；
• 暫存器和運算器之間的通路為16位；

2.6 8086CPU給出實體地址的方法 8086CPU 有20位地址匯流排，即1MB定址能力。8086CPU 又是16位結構，在內部一次性處理、傳輸、暫時儲存的地址為16位。表現出的定址能力只有64KB.

• 地址加法器 採用 實體地址= 段地址x16 + 偏移地址 的方法合成物理地址。
• 例：8086CPU要訪問地址為123C8的記憶體單元

“段地址x16” 更為常用的說法是左移4位。一個數據的二進位制形式左移N位，相當於該資料乘以2的N次方。 即 一個數據的16進位制形式左移1位，相當於x16；X進位制的資料左移1位，相當於乘以X。

2.7 實體地址= 段地址x16 + 偏移地址 的本質含義

• “實體地址= 段地址x16 + 偏移地址” 的本質含義：CPU在訪問記憶體時，用一個基礎地址（段地址x16）和一個相對於基礎地址的偏移地址相加，給出記憶體單元的實體地址。即 “基礎地址+偏移地址=實體地址”

2.8 段的概念 其實，記憶體並沒有分段，段的劃分來自於CPU，由於8086CPU 用“基礎地址（段地址x16）+偏移地址=實體地址”的方式給出記憶體單元的實體地址，使得我們可以用分段的方式來管理記憶體. 注意：

• 段地址x16 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；
• 偏移地址為16位，16位地址的定址能力為64KB,所以一個短的長度最大為64KB.
• 在8086 PC 中，資料在21F60H 記憶體單元中，表示為： ①資料存在記憶體 2000:1F60 單元中； ②資料存在記憶體的2000段中的1F60單元中；

2.9 段暫存器 段地址在8086CPU的段暫存器中存放。8086CPU 有4個段暫存器：CS、DS、SS、ES.

2.10 CS 和 IP **CS : 程式碼段暫存器；IP : 指令指標暫存器；**它們指示了CPU 當前要讀取指令的地址。 在8086PC機中，任意時刻，設CS中的內容為M,IP中的內容為N，8086 CPU將從記憶體 Mx16+N 單元開始，讀取一條指令並執行。即： CPU將 CS:IP 指向的內容當做指令執行。 - 8086CPU 讀取、執行一條指令的過程：

- 8086CPU 工作過程： ①從CS:IP 指向的記憶體單元讀取指令，讀取的指令進入指令緩衝器； ②IP=IP+所讀指令長度，從而指向嚇一條指令； ③執行指令。轉到步驟①重複這個過程；

CPU根據什麼將記憶體中的資訊看作指令？ CPU將CS:IP 指向的記憶體單元中的內容看作指令，因為，在任何時候，CPU將CS、IP 中的內容當做指令的段地址和偏移地址，用它們合成指令的實體地址，到記憶體中讀取指令碼，執行。

2.11 修改CS、IP 的指令

程式設計師能夠用指令讀寫的部件只有暫存器，程式設計師可以通過改變暫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，可以通過修改CS、IP 的內容來控制CPU執行目標指令。

• mov 指令：傳送指令； mov ax，123 注：mov指令不能用於設定CS、IP的值。
• jmp指令：轉移指令； 同時修改CS、IP的內容： jmp 段地址：偏移地址 （用指令中給出的段地址修改CS,偏移地址修改IP） 例：jmp 2AE3:3 僅修改IP 內容， jmp 某一合法暫存器 （指令功能：用暫存器中的值修改IP） 例：jmp ax

2.12 程式碼段

例： mov ax，0000 （B8 00 00） add ax，0123 （05 23 01） mov bx，ax （8B D8） jmp bx （FF E3） 這段長度為10 個位元組的指令，存放在123B0H~123B9H的一組記憶體單元中，我們就認為123B0H ~ 123B9H 這段記憶體是用來存放程式碼的，是一個程式碼段，它的段地址為123BH,長度為10個位元組。 要讓CPU執行我們放在程式碼段中的指令，必須要將CS:IP 指向所定義的程式碼段中的第一條指令的首地址。

預備知識：Debug的使用 ①什麼是Debug？ Debug 是DOS、Windows 都提供的真實模式（8086 方式）程式的除錯工具。使用它，可以檢視CPU 各種暫存器中的內容、記憶體的情況 和 在機器碼級跟蹤程式的執行。 ②Debug 功能

③進入Debug 參考：https://blog.csdn.net/madao1234/article/details/82951640 ④ R 命令檢視CPU中各個暫存器中的內容 用R命令改變暫存器中的內容：用R+暫存器名 ⑤ D命令 檢視記憶體內容 d 段地址：偏移地址 的格式檢視 使用D命令，Debug將輸出3部分內容：

• 中間是從指定地址開始的128個記憶體單元的內容，16進位制的格式輸出；（注意在每行的中間有一個“-”，它將每行的輸出分為2部分，便於檢視）

• 左邊是每行的起始地址；

• 右邊是每個記憶體單元中的資料對應的可顯示的ASCII碼字元；沒有對應可顯示的ACSII碼字元 用 . 代替

• 在使用 d 段地址：偏移地址 之後，接著使用D命令，可列出後續的內容。

• 指定D命令檢視範圍： d 段地址：起始偏移地址 結尾偏移地址 ， d 1000:0 9 檢視 1000:0 ~ 1000:9的內容。

⑥E 命令 改寫記憶體中的內容

可以用E命令逐個修改某一地址開始的記憶體單元的內容 ：

• e 1000:1
• Debug 顯示起始地址1000:1 和第一個單元的原始內容，然後游標停在“ . ” 的後面提示輸入想要寫入的資料，輸入資料改寫當前記憶體單元 ，不輸入直接按空格則不修改記憶體單元
• 當前單元處理完成後 （按了空格鍵表示處理完成），Debug 將接著顯示下一個記憶體單元的內容， 所有改寫完成後，按Enter ,E命令操作結束。

⑦ e命令寫入機器碼 ，U命令檢視機器碼含義，T命令執行記憶體中的機器碼

⑧ A命令 以彙編指令的形式在記憶體中寫入機器指令

To be continue…