80x86中的寄存器

寄存器：CPU内部的存储单元，用于暂存运算结果、地址信息、转态标志等。在CPU内部寄存器的数量有限，但是速度非常快。

8086处理器总共包含14个16位寄存器，如下图所示：

通用寄存器 

从80386开始，进入了32位处理器时代，通用寄存器扩展到了32位，段寄存器仍然是16位的。

• eax: 通常用来执行加法，函数调用的返回值一般也放在这里面
• ebx: 数据存取
• ecx: 通常用来作为计数器，比如for循环
• edx: 读写I/O端口时，edx用来存放端口号
• esp: 栈顶指针，指向栈的顶部
• ebp: 栈底指针，指向栈的底部，通常用ebp+偏移量的形式来定位函数存放在栈中的局部变量
• esi: 字符串操作时，用于存放数据源的地址
• edi: 字符串操作时，用于存放目的地址的，和esi两个经常搭配一起使用，执行字符串的复制等操作

到64位处理器时代 ，相应的，将通用寄存器扩大到64位: rax rbx rcx rdx rsp rbp rsi rdi

状态标志寄存器

标志寄存器也扩大到64位，标志位没有变化，高32bit留作未来使用。

• CF：进位标志，最高位有进位或借位时 置1，否则为0
• PF：奇偶标志，低8位中1的个数，若为偶数 置1，否则为0
• SF：符号标志，与结果的最高位相同
• AF：辅助进位
• ZF：结果为0，置1，否则置0
• OF：溢出标志，最高位和次高位都有进位或借位时不溢出，如若异或，则溢出
• DF：方向标志，字符串操作时控制方向，DF=0，变址寄存器地址递增，DF=1，变址寄存器地址递减
• IF ：中断允许标志，IF=1，可响应可屏蔽中断，IF=0，不响应可屏蔽中断  （NMI是不可屏蔽中断，INTR是可屏蔽中断）

段寄存器

在实模式下，段寄存器中保存的是段基址。在保护模式下，段寄存器保存的是段选择子，用于索引GDT或者LDT

其中高13位是段表索引，也就是说段表中一共有8K个段描述符，每个描述符是64bit

TI = 0，指GDT，TI = 1，指LDT

RPL：请求特权级

段描述符中包含了段基址、段限、属性等信息，在这里就不展开讲GDT的查询过程，先挖个坑。

指令寄存器 EIP

它指向了下一条要执行的指令所存放的地址，CPU的工作其实就是不断取出它指向的指令，然后执行这条指令，同时指令寄存器继续指向下面一条指令。

通用寄存器、段寄存器、标志寄存器、指令寄存器，这四组寄存器共同构成了一个基本的指令执行环境，一个线程的上下文也基本上就是这些寄存器，在执行线程切换的时候，就是修改它们的内容。

控制寄存器

32位处理器共有4个控制寄存器CR0-CR4，这里只是简介一部分

 

CR0的1-4位 控制浮点协处理器的操作，CR1保留。

CR2和CR3 用于分页管理：

当发生页异常时，处理器把引起页异常的线性地址存在CR2中，操作系统可以通过查找CR2值，发现是哪一页异常。CR3用于保存页目录表的起始物理地址，因为是按页(4k)对齐的，所以低12位保留，高20位有效。