汇编学习（2）

18086寄存器组

在8086的EU和BIU两部分中包含有一些工作寄存器，这些寄存器用来存放计算过程中的各种信息，如操作数地址、操作数及运算的中间结果等。微处理器从寄存器中存取数据比从存储器中存取数据要快的多，因此，在计算过程中，合理利用寄存器保存操作数、中间结果或其它信息，能提高程序的运行效率。根据这些寄存器所起的作用，8086寄存器组可以分为通用寄存器、专用寄存器和段寄存器三类，如图2.3所示。下面分别介绍这些寄存器。

　　1． 通用寄存器
　　通用寄存器包括了8个16位的寄存器：AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI及SI。其中AX、BX、CX、DX在一般情况下作为通用的数据寄存器，用来暂时存放计算过程中所用到的操作数、结果或其他信息。它们还可分为两个独立的8位寄存器使用，命名为AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL和DH。这4个通用数据寄存器除通用功能外，还有如下专门用途：

　　AX作为累加器用，所以它是算术运算的主要寄存器。在乘除指令中指定用来存放操作数。另外，所有的I/O指令都使用AX或AL与外部设备传送信息。

　　BX在计算存储器地址时，可作为基址寄存器使用。

　　CX常用来保存计数值，如在移位指令、循环指令和串处理指令中用作隐含的计数器。
DX在作双字长运算时，可把DX和AX组合在一起存放一个双字长数，DX用来存放高16位数据。此外，对某些I/O操作，DX可用来存放I/O的端口地址。

　　SP、BP、SI、DI四个16位寄存器可以象数据寄存器一样在运算过程中存放操作数，但它们只能以字（16位）为单位使用。此外，它们更经常的用途是在存储器寻址时，提供偏移地址。因此，它们可称为指针或变址寄存器。

　　SP称为堆栈指针寄存器，用来指出栈顶的偏移地址。

　　BP称为基址指针寄存器，在寻址时作为基地址寄存器使用，但它必须与堆栈段寄存器SS联用来确定堆栈段中的存储单元地址。

　　SI为源变址寄存器，在串处理指令中，SI作为隐含的源变址寄存器与DS联用，以确定数据段中的存储单元地址，并有自动增量和自动减量的变址功能。

　　DI为目的变址寄存器，在串处理指令中，DI和附加段寄存器ES联用，以达到在附加段中寻址的目的，然后DI自动增量或减量。

2． 专用寄存器

　　8086的专用寄存器包括IP、SP和FLAGS三个16位寄存器。

　　IP为指令指针寄存器，它用来存放将要执行的下一条指令地址的偏移量，它与段寄存器CS联合形成代码段中指令的物理地址。在计算机中，控制程序的执行流程就是通过控制IP的值来实现的。

　　SP为堆栈指针寄存器，它与堆栈段寄存器联用来确定堆栈段中栈顶的地址，也就是说SP用来存放栈顶的偏移地址。

　　FLAGS为标志寄存器，这是一个存放条件码标志、控制标志的16位寄存器。

　　图2.4说明了8086中标志寄存器的内容，图中未标明的位暂不用

　　 　　　　　　　
　　条件码标志用来记录程序中运行结果的状态信息，它们是根据有关指令的运行结果由CPU自动设置的。由于这些状态信息往往作为后续条件转移指令的转移控制条件，所以称为条件码。
　　① 进位标志　CF，记录运算时最高有效位产生的进位值。
　　② 符号标志　SF，记录运算结果的符号。结果为负时置1，否则置0。
　　③ 零标志　　ZF，运算结果为0时ZF位置1，否则置0。
　　④ 溢出标志　OF，在运算过程中，如操作数超出了机器可表示数的范围称为溢出。溢出时OF位置1，否则置0。
　　⑤ 辅助进位标志　AF，记录运算时第3位（半个字节）产生的进位值。
　　⑥ 奇偶标志　PF，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件。当结果操作数中1的个数为偶数时置1，否则置0。


　　控制标志位有3位：
　　① 方向标志　DF，在串处理指令中控制处理信息的方向。当DF=1时，串处理从高地址向低地址方向处理。当DF=0时，串处理就从低地址向高地址方向处理。
　　② 陷阱标志　TF，用于调试时的单步方式操作。当TF=1时，每条指令执行完后产生陷阱，由系统控制计算机；当TF=0时，CPU正常工作，不产生陷阱。
　　③ 中断标志　IF，用于控制可屏蔽硬件中断。当IF=1时，允许8086微处理器响应中断请求，否则关闭中断。

　　8086提供了设置某些状态信息的指令。必要时，程序员可使用这些指令来建立状态信息。

　　在调试程序Debug中提供了测试标志位的手段，它用符号表示某些标志位的值。表2.1说明这些标志位的符号表示。
　 　　　　　　　　　　　　　　　表2.1 标志位的符号表示

标 志 名	标 志 为1	标 志 为0
OF 　　　溢出	OV　　　(是)	NV 　　　(否)
DF 　　　方向	DN　　　(减量)	UP 　　　(增量)
IF 　　　中断	EI　　　(允许)	DI 　　　(关闭)
SF 　　　符号	NG　　　(为负)	PL 　　　(为正)
ZF 　　　零	ZR　　　(是)	NZ 　　　(否)
AF 　　　辅助进位	AC　　　(是)	NA 　　　(否)
PF 　　　奇偶	PE　　　(偶)	PO 　　　(奇)
CF 　　　进位	CY　　　(是)	NC 　　　(否)

　　3． 段寄存器

　　8086微处理器共有4个16位的段寄存器，在寻址内存单元时，用它们直接或间接地存放段地址。
　　代码段寄存器CS：存放当前执行的程序的段地址。
　　数据段寄存器DS：存放当前执行的程序所用操作数的段地址。
　　堆栈段寄存器SS：存放当前执行的程序所用堆栈的段地址。
　　附加段寄存器ES：存放当前执行程序中一个辅助数据段的段地址。

2.4 8086微处理器的存储器管理

　　1．存储单元的地址和内容
　　计算机存储信息的基本单位是一个二进制位（bit）。一位可存储一个二进制数：0或1，每8位组成一个字节。
微机中常用的数据类型有：
　　·字节：存储器中存取信息的基本单位。我们常说某存储器容量是64MB，就是说该存储器有64M（1M=2²⁰）个字节。其位编号如图2.5（1）所示。
　　·字：一个字16位，占用两个字节，8086的字长就是16位的。一个字的位编号如图2.5（2）所示。
　　·双字：一个双字32位，由4个字节组成。其位编号如图2.5（3）所示。
　　·四字：一个四字64位，由8个字节组成。其位编号如图2.5（4）所示。

　在存储器里以字节为编址单位，也就是说给每个字节分配一个地址号，地址从0开始编号，依次递增1。地址在机器中用无符号二进制数表示，可简写为十六进制数的形式。一个存储单元中存放的信息称为该单元的内容。例如，2号单元中存放了一个数据8，则表示为：（2）=8。

　　对于字、双字、四字数据类型，其低地址中存放低位字节数据，高地址中存放高位字节数据。在读写数据时只需给出最低单元的地址号即可，然后依次存取后续字节。

　例如，存储器现存有以下数据（后缀H表示是十六进制数）：

地址：	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
内容：	0EH	0DH	0CH	0BH	0AH	89H	67H	45H	23H	01H

对于不同的数据类型，取地址为2的数据分别是：

　　(2)_字节＝45H
　　(2)_字 ＝6745H
　　(2)_双字＝0A896745H
　　(2)_4字＝0E0D0C0B0A896745H

　　可以看出，同一个地址既可看作字节单元的地址，又可看作字单元、双字单元或4字单元的地址，这要根据使用时的情况来确定。而且多字节数据在存储器中是"逆序存放"的。

　　字单元的地址可以是偶数，也可以是奇数。但是，在8086中，访问存储器（要求取数或存数）都是以字为单位进行的，也就是说，机器是以偶地址访问存储器的。这样，对于奇地址的字单元，要取一个字需要访问二次存储器，这就需要花费较多的时间。

　　如上所述，如果用X表示某存储单元的地址，则X单元的内容可以表示为（X）；假如X单元中存放着Y，而Y又是一个地址，则可用（Y）=（（X））来表示Y单元的内容。
2．存储器分段管理
　　在8086微处理器中，在描述存储器地址时有三个相关的术语：物理地址、偏移地址和逻辑地址。

　　物理地址是由8086的地址引线送出的20位地址码。这20位地址码送到存储器经过译码，最终选定一个存储单元进行读/写。物理地址可写成5位的十六进制数。

　　偏移地址是相对于某段首地址的段内偏移量，用16位二进制代码表示，写成4位十六进制数，例如：004AH。

　　逻辑地址是在程序中对存储器地址的一种表示方法，由某段的段地址和段内偏移地址组成。写成：段地址 : 偏移地址
例如：2000H : 0080H
　　
　　对存储器寻址起作用的是物理地址，8086对外有20位地址线，因此，存储器的可寻址范围为2²⁰=1MB。但是8086微处理器的内部结构是16位的，用户可用的寄存器也都是16位的。显然用16位的地址码无法寻址1MB的存储空间，为了解决这一矛盾，8086采用了分段的方法对存储器进行管理。

　　存储器地址分段的具体做法是：把1MB的存储器空间分成若干段，每段的容量最大64KB，这样段内地址就可以用16位来表示。实际上，可以根据编程的需要来确定段的大小，它可以是64K字节范围内的任意多个字节。

　　8086规定：从0地址开始，每16个字节为一小段，段的起始地址必须从任一小段（paragraph）的首地址开始，也就是说，段地址表示成20位的二进制地址码，其最低4位必须是"0"。

　　存储器采用分段管理后，每个段的首地址（称为段基地址或段地址）保存在8086内部的CS、DS、SS和ES四个16位的寄存器中，我们可以对段寄存器设置不同的值以指向不同的段。

　　16位的段地址和16位的偏移地址组合形成20位的物理地址，这就是8086的工作方式，这在80x86的寻址模式中称为实模式。

　　也就是说，把段地址左移4位再加上偏移地址值就形成物理地址。或写成：
　　　　　　　段地址 × 16d + 偏移地址 = 物理地址2.5 外部设备
　
　　计算机运行时的程序和数据以及所产生的的结果都要通过输入/输出设备与人交互，或者保存在大容量的外存储器中，因此输入/输出设备（或简称外部设备）是计算机必不可少的组成部分，对外设进行有效的管理和信息传输是汇编语言的重要应用领域之一。

　　从图2.1可见，外部设备与主机（微处理器和存储器）的通信是通过外设接口进行的。每个接口包括一组寄存器。一般说来，这些寄存器有三种不同的用途：

　　1. 数据寄存器：用来存放要在外设和主机间传送的数据，这种寄存器实际上起缓冲器的作用。
　　2. 状态寄存器：用来保存外部设备或接口的状态信息，以便微处理器在必要时测试外设状态，了解外设的工作情况。
　　3. 命令寄存器：CPU给外设或接口的控制命令通过此寄存器送给外部设备。例如，CPU要启动磁盘工作，必须发出启动命令等。

　　各种外部设备都有以上三种类型的寄存器，只是每个接口所配备的寄存器数量是根据设备的需要确定的。

　　为了便于主机访问外设，外设中的每个寄存器给予一个端口地址（又称端口号），由这些端口地址组成了一个独立于内存储器的I/O地址空间。80x86的I/O地址空间可达64KB，所以端口地址的范围是0000～FFFFH，用16位二进制代码来表示。端口可以是8位或16位。

　　在80x86系列机中，由于I/O地址空间是独立编址的，所以系统提供了访问外设的输入/输出指令IN和OUT。

　　为了便于用户使用外设，8086提供了两种类型的例行程序供用户调用。一种是BIOS（Basic Input/Output System），另一种是DOS（Disk Operating System）功能调用。它们都是系统编制的子程序，通过中断方式转入所需要的子程序去执行。用户通过调用DOS或BIOS例行程序来实现对外设的访问，降低了程序设计的复杂程度，缩短了开发周期。