【汇编学习】汇编语言读书笔记（第二章）

最新推荐文章于 2024-02-29 21:38:52 发布

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#信息处理 #程序员 #编辑器 #工作 #存储

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本文介绍了8086CPU的寄存器结构，包括通用寄存器的使用，字在寄存器中的存储方式，以及16位结构的CPU如何通过段地址和偏移地址合成物理地址。还探讨了段寄存器、CS和IP的作用，并讲解了如何使用汇编指令和Debug工具进行内存和CPU状态的查看与编程。

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汇编学习：寄存器（CPU工作原理）

寄存器

内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系，外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系，简单来说，在CPU中：
- 运算器进行信息处理
- 寄存器进行信息存储
- 控制器控制各种器件进行工作
- 内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据的传送
CPU中的主要器件是寄存器。寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件。程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制
8086CPU有14个寄存器，每个寄存器都有一个名称。这些寄存器是AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、IP、CS、SS、DS、ES、PSW。

通用寄存器

8086CPU 的所有寄存器都是16位的，可以存放两个字节。AX、BX、CX、DX这4个寄存器通常用来存放一般性的数据，被称为通用寄存器。
- 一个16位寄存器可以存储的数据的最大值为2^16。
- 8086CPU的AX、BX、CX、DX这4个寄存器都可以分为两个可独立使用的8位寄存器来使用：
- AX可分为AH和AL；
- BX可分为BH和BL；
- CX可分为CH和CL；
- DX可分为DH和DL；

字在寄存器中的存储

8086CPU可以一次性处理一下两种尺寸的数据：
- 字节：记为byte，一个字节由8个bit组成，可以存在8位寄存器中。
- 字：记为word，一个字由两个字节组成，分为高位字节和低位字节。

几条汇编指令

在写一条汇编指令或一个寄存器的名称时不区分大小写
在进行数据传送或运算时，要注意指令的两个操作对象的位数应当是一致的

物理地址

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，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，我们将这个唯一的地址称为物理地址。

16位结构的CPU

16位结构描述了一个CPU具有下面几个方面的结构特性：
- 运算器一次最多可以处理16位的数据；
- 寄存器的最大宽度为16位；
- 寄存器和运算器之间的通路位16位；

8086CPU给出物理地址的方法

8086CPU由20位地址总线，可以传送20位地址，达到1MB寻址能力
8086CPU要读写内存时：
- CPU中相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，一个称为偏移地址；
- 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件；
- 地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址；
- 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路；
- 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线；
- 20位物理地址被地址总线传送到存储器。
地址加法器采用物理地址=段地址*16+偏移地址的方法和用段地址和偏移地址合成物理地址

段的概念

在编程时可以根据需要，将若干地址连续的内存单元看做一个段，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。
CPU访问内存单元时，必须向内存提供内存单元的物理地址。8086CPU在内部用段地址和偏移地址移位相加的方法形成最终的物理地址。
CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址
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64KB个内存单元。

段寄存器

8086CPU有四个段寄存器：CS、DS、SS、ES

CS和IP

CS为代码寄存器，IP为指令指针寄存器
8086机中，任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当做指令执行
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单元中的指令时8086PC机开机后执行的第一条指令
CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看作指令，因为，在任何时候，CPU将CS、IP中的内容当做指令的段地址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中读取指令码，执行。如果说，内存中的一段信息曾被CPU执行过的话，那么，它所在的内存单元必然被CS：IP指向过。

修改CS、IP的指令

8086CPU大部分寄存器的值，都可以用mov指令来改变，mov指令被称为传送指令。
能够改变CS、IP的内容的指令被称作转移指令

代码段

将一段内存当做代码段，仅仅是我们在编程时的一种安排，CPU并不会由于这种安排，就自动的将我们定义的代码段中的指令当作指令来执行。CPU只认被CS:IP指向的内存单元中的内容为指令。
要让CPU执行我们放在代码段中的指令，必须要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。

小结

8086CPU的工作过程：
- 从CS：IP指向的内存内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器
- IP指向下一条指令；
- 执行指令

实验查看CPU和内存，用机器指令和汇编指令编程

Debug是DOS、Windows都提供的实模式（8086方式）程序的调试工具
用到的Dubug的功能
- r命令查看、改变CPU寄存器的内容；
- d命令查看内存中的内容
- e命令改写内存中的内容
- u命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令；
- t命令执行一条机器指令
- a命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令
查看在内存FFF00H~FFFFFH的某几个内存单元并尝试改写，并不能成功

通过DEBUG中的D命令查看到主板的生产日期[以月、日、年，分隔符为’/’的格式]存储在内存ffff:0005~ffff:000C(共8个字节单元中)处。此生产日期不能被改变，因为其具有‘只读’属性.
向内存从B8100H开始的单元中填写数据，观察现象

B8100H开始的内存空间是显存空间，通过向内存中的显存写入数据，使计算机根据写入的数据进行ASCII转换，并将转换后且可打印的字符输出到屏幕上。<注：关于显存的详细讨论不在此题范围>

习题检测2.1

写出每条汇编指令执行之后相关寄存器中的值

mov ax,62627            AX=F4A3H
mov ah,31H              AX=31A3H
mov al,23H              AX=3123H
add ax,ax               AX=6246H
mov bx,826CH            BX=826CH
mov cx,ax               CX=6246H
mov ax,bx               AX=826CH
add ax,bx               AX=04D8H
mov al,bh               AX=0482H
mov ah,bl               AX=6C82H
add ah,ah               AX=D882H
add al,6                AX=D888H
add al,al               AX=D810H
mov ax,cx               AX=6246H