《匯編語(yǔ)言》寄存器物理地址(第二章第二節(jié))

1、匯編語(yǔ)言課件第2章 寄存器(CPU工作原理)n2.1 通用寄存器n2.2 字在寄存器中的存儲(chǔ)n2.3 幾條匯編指令n2.4 物理地址n2.5 16位結(jié)構(gòu)的CPUn2.6 8086CPU給出物理地址的方法n2.7 “段地址16+偏移地址 =物理地址”的本質(zhì)含義n2.8 段的概念n2.9 段寄存器n2.10 CS和IPn2.12 代碼段CPU概述n一個(gè)典型的CPU由運(yùn)算器、控制器、寄存器等器件組成，這些器件靠?jī)?nèi)部總線相連。n內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)CPU內(nèi)部各個(gè)器件之間的聯(lián)系。n外部總線實(shí)現(xiàn)CPU和主板上其它器件的聯(lián)系。寄存器概述n含14個(gè)16位寄存器，按功能可分為三類(lèi) 8個(gè)通用寄存器 4個(gè)段寄存器 2個(gè)控制

2、寄存器n它們的名稱(chēng)為： AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP、 IP、CS、SS、DS、ES、PSW。5通用寄存器 數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指針寄存器（SP，BP） 變址寄存器（SI，DI）2.1 通用寄存器n8086CPU所有的寄存器都是16位的，可以存放兩個(gè)字節(jié)。nAX、BX、CX、DX 通常用來(lái)存放一般性數(shù)據(jù)被稱(chēng)為通用寄存器。n下面以AX為例，我們看一下寄存器的邏輯結(jié)構(gòu)。n一個(gè)16位寄存器可以存儲(chǔ)一個(gè)16位的數(shù)據(jù)。（數(shù)據(jù)的存放情況）n一個(gè)16位寄存器所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的最大值為多少？ 答案：216-1。2.1 通用寄存器16位數(shù)據(jù)在寄存器中的存放情況n數(shù)據(jù)：18n

3、二進(jìn)制表示：10010n在寄存器AX中的存儲(chǔ)：16位數(shù)據(jù)在寄存器中的存放情況n數(shù)據(jù)：20000n二進(jìn)制表示：0100111000100000n在寄存器AX中的存儲(chǔ)：2.1 通用寄存器n8086上一代CPU中的寄存器都是8位的；n為保證兼容性，這四個(gè)寄存器都可以分為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器使用。nAX可以分為AH和AL；nBX可以分為BH和BL；nCX可以分為CH和CL；nDX可以分為DH和DL。n8086CPU的8位寄存器存儲(chǔ)邏輯2.1 通用寄存器n以AX為例，8086CPU的16位寄存器分為兩個(gè)8位寄存器的情況：2.1 通用寄存器nAX的低8位（0位7位）構(gòu)成了AL寄存器，高8位（8位15位）構(gòu)

4、成了AH寄存器。nAH和AL寄存器是可以獨(dú)立使用的8位寄存器。n8086CPU的8位寄存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況n一個(gè)8位寄存器所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的最大值是多少？ 答案：28-1。2.1 通用寄存器2.2 字在寄存器中的存儲(chǔ)n一個(gè)字可以存在一個(gè)16位寄存器中，這個(gè)字的高位字節(jié)和低位字節(jié)自然就存在這個(gè)寄存器的高8位寄存器和低8位寄存器中。關(guān)于數(shù)制的討論n由于一個(gè)內(nèi)存單元可以存放 8位數(shù)據(jù)，CPU中的寄存器又可存放 n 個(gè) 8位數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)大多 是由1N個(gè)8位數(shù)據(jù)構(gòu)成的。n用十六進(jìn)制來(lái)表示數(shù)據(jù)可以直觀的看 出這個(gè)數(shù)據(jù)是由哪些8位數(shù)據(jù)構(gòu)成的。2.3 幾條匯編指令匯編指令不區(qū)分大小寫(xiě)12.3 幾條

5、匯編指令nCPU執(zhí)行下表中的程序段的每條指令后，對(duì)寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的改變。2.3 幾條匯編指令地址寄存器地址寄存器 n包括指針和變址寄存器包括指針和變址寄存器SI、DI、SP、BP四個(gè)四個(gè)16位寄存器。顧名思義，它們位寄存器。顧名思義，它們可用來(lái)存放存儲(chǔ)器的偏移地址。另外，可用來(lái)存放存儲(chǔ)器的偏移地址。另外，它們也可以作為通用寄存器用。嚴(yán)格它們也可以作為通用寄存器用。嚴(yán)格地說(shuō)，用來(lái)存放存儲(chǔ)器偏移地址的寄地說(shuō)，用來(lái)存放存儲(chǔ)器偏移地址的寄存器都應(yīng)該叫地址寄存器，如存器都應(yīng)該叫地址寄存器，如BX基址基址寄存器、寄存器、IP指令指針寄存器等。指令指針寄存器等。nSI 源變址寄存器，可用于存放源緩源變址

6、寄存器，可用于存放源緩沖區(qū)的偏移地址。沖區(qū)的偏移地址。nDI 目的變址寄存器，可用于存放目目的變址寄存器，可用于存放目的緩沖區(qū)的偏移地址。的緩沖區(qū)的偏移地址。SP 堆棧指針寄存器，用于指出堆棧區(qū)的棧頂?shù)钠频刂贰P 基址指針寄存器，用于指出堆棧區(qū)的某個(gè)單元的偏移地址。nCS 代碼段寄存器，用于指出存放程代碼段寄存器，用于指出存放程序的代碼段的段地址。序的代碼段的段地址。nDS 數(shù)據(jù)段寄存器，用于指出存放數(shù)數(shù)據(jù)段寄存器，用于指出存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段的段地址。據(jù)的數(shù)據(jù)段的段地址。nES 附加段寄存器，用于指出存放附附加段寄存器，用于指出存放附加數(shù)據(jù)的附加段的段地址。加數(shù)據(jù)的附加段的段地址。nSS 堆

7、棧段寄存器，用于指出堆棧區(qū)堆棧段寄存器，用于指出堆棧區(qū)的堆棧段的段地址。的堆棧段的段地址。段寄存器段寄存器 控制寄存器控制寄存器 溢出標(biāo)志 方向標(biāo)志 中斷標(biāo)志 跟蹤標(biāo)志 符號(hào)標(biāo)志 零標(biāo)志 輔助進(jìn)位標(biāo)志 奇偶標(biāo)志 進(jìn)位標(biāo)志 IP 指令指針寄存器：用來(lái)存放代碼段中的偏移地址，指出當(dāng)前正在執(zhí)行指令的下一條指令所在單元的偏移地址。nFLAGS標(biāo)志寄存器：其中的某位代表標(biāo)志寄存器：其中的某位代表CPU的一個(gè)標(biāo)的一個(gè)標(biāo)志，最低位為志，最低位為D0，最高位為，最高位為D15。8086CPU的標(biāo)的標(biāo)志寄存器共有志寄存器共有9個(gè)標(biāo)志，分別為個(gè)標(biāo)志，分別為6個(gè)條件碼標(biāo)志和個(gè)條件碼標(biāo)志和3控制標(biāo)志。其含義如下：控制

8、標(biāo)志。其含義如下： n例例1 兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加運(yùn)算，有關(guān)標(biāo)志兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加運(yùn)算，有關(guān)標(biāo)志位自動(dòng)發(fā)生變化。位自動(dòng)發(fā)生變化。 10011010+ 01001011 11100101nCPU會(huì)自動(dòng)地把標(biāo)志位設(shè)為：會(huì)自動(dòng)地把標(biāo)志位設(shè)為：CF=0，SF=1，ZF=0，OF=0，即無(wú)進(jìn)位，結(jié)，即無(wú)進(jìn)位，結(jié)果為負(fù)數(shù)，結(jié)果不為果為負(fù)數(shù)，結(jié)果不為0，沒(méi)有溢出。，沒(méi)有溢出。 標(biāo)志名標(biāo)志值為1值為0進(jìn)位標(biāo)志CFCYNC符號(hào)標(biāo)志SFNGPL零標(biāo)志ZFZRNZ溢出標(biāo)志OFOVNV輔助進(jìn)位標(biāo)志AFACNA奇偶標(biāo)志PFPEPO方向標(biāo)志DFDNUP中斷標(biāo)志IFEIDI2.4 物理地址nCPU訪問(wèn)內(nèi)存單元時(shí)要給出內(nèi)存單元的地

9、址。所有的內(nèi)存單元構(gòu)成的存儲(chǔ)空間是一個(gè)一維的線性空間。每一個(gè)內(nèi)存單元在這個(gè)空間中都有唯一的地址，這個(gè)唯一的地址稱(chēng)為物理地址。2.5 16位結(jié)構(gòu)的CPUn概括的講，16位結(jié)構(gòu)描述了一個(gè)CPU具有以下幾個(gè)方面特征：n1、運(yùn)算器一次最多可以處理16位的數(shù)據(jù)。n2、寄存器的最大寬度為16位。n3、寄存器和運(yùn)算器之間的通路是16位的。2.6 8086CPU給出物理地址的方法n8086有20位地址總線，可傳送20位地址，尋址能力為1M。n8086內(nèi)部為16位結(jié)構(gòu)，它只能傳送16位的地址，表現(xiàn)出的尋址能力卻只有64K。2.6 8086CPU給出物理地址的方法n8086CPU采用一種在內(nèi)部用兩個(gè)16位地址合成

10、的方法來(lái)形成一個(gè)20位的物理地址。n8086CPU相關(guān)部件的邏輯結(jié)構(gòu)在8086CPU內(nèi)部用兩個(gè)16位地址合成的方法來(lái)形成一個(gè)20位的物理地址地址加法器n地址加法器合成物理地址的方法： 物理地址=段地址16+偏移地址 物理地址=段地址10H+偏移地址n例如： 8086CPU訪問(wèn)地址為123C8H的內(nèi)存單元 由段地址16引發(fā)的討論n觀察移位次數(shù)和各種形式數(shù)據(jù)的關(guān)系：n（1）一個(gè)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式左移1位，相當(dāng)于該數(shù)據(jù)乘以2；n（2）一個(gè)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制形式左移N位，相當(dāng)于該數(shù)據(jù)乘以2的N次方；n（3）地址加法器如何完成段地址16的運(yùn)算？ 以二進(jìn)制形式存放的段地址左移4位。由段地址16引發(fā)的討論2.7 “

11、段地址16+偏移地址=物理地址”的本質(zhì)含義n兩個(gè)比喻說(shuō)明：n說(shuō)明“基礎(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址” 的思想：第一個(gè)比喻n說(shuō)明“段地址16+偏移地址=物理地址”的思想：第二個(gè)比喻 8086CPU就是這樣一個(gè)只能提供兩張3位數(shù)據(jù)紙條的CPU?！盎A(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址”n比如說(shuō)，學(xué)校、體育館同在一條筆直的單行路上（學(xué)校位于路的起點(diǎn)0米處）。n讀者在學(xué)校，要去圖書(shū)館，問(wèn)我那里的地址，我可以用幾種方式描述這個(gè)地址？“基礎(chǔ)地址+偏移地址 = 物理地址”n（1）從學(xué)校走2826m到圖書(shū)館。這2826可以認(rèn)為是圖書(shū)館的物理地址。n（2）從學(xué)校走2000m到體育館，從體育館再走826m到圖書(shū)館。n第

12、一個(gè)距離2000m是相對(duì)于起點(diǎn)的基礎(chǔ)地址；n第二個(gè)距離826m是將對(duì)于基礎(chǔ)地址的偏移地址。“段地址16+偏移地址=物理地址”n比如我們只能通過(guò)紙條來(lái)通信，讀者問(wèn)我圖書(shū)館的地址，我只能將它寫(xiě)在紙上告訴讀者。n顯然我必須有一張可以容納 4 位數(shù)據(jù)的紙條才能寫(xiě)下2826這個(gè)數(shù)據(jù)：“段地址16+偏移地址=物理地址”n不巧的是，沒(méi)有能容納4位數(shù)據(jù)的紙條，僅有兩張可以容納3位數(shù)據(jù)的紙條。n這樣我只能以這種方式告訴讀者2826這個(gè)數(shù)據(jù)：2.8 段的概念n錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：n內(nèi)存被劃分成了一個(gè)一個(gè)的段，每一個(gè)段有一個(gè)段地址。n其實(shí)：n內(nèi)存并沒(méi)有分段，段的劃分來(lái)自于CPU，由于8086CPU用“（段地址16）+偏移地址

13、=物理地址”的方式給出內(nèi)存單元的物理地址，使得我們可以用分段的方式來(lái)管理內(nèi)存。2.8 段的概念n我們可以認(rèn)為：地址10000H100FFH的內(nèi)存單元組成一個(gè)段，該段的起始地址（ 基礎(chǔ)地址）為10000H，段地址為1000H，大小為100H。2.8 段的概念n我們也可以認(rèn)為地址10000H1007FH、10080H100FFH 的內(nèi)存單元組成兩個(gè)段，它們的起始地址（ 基礎(chǔ)地址 ）為10000H和10080H，段地址為：1000H 和1008H，大小都為80H。2.8 段的概念n以后，在編程時(shí)可以根據(jù)需要，將若干地址連續(xù)的內(nèi)存單元看作一個(gè)段，用段地址16定位段的起始地址（基礎(chǔ)地址），用偏移地址定位

14、段中的內(nèi)存單元。n兩點(diǎn)需要注意n內(nèi)存單元地址小結(jié)兩點(diǎn)需要注意n（1）段地址16 必然是 16的倍數(shù)，所以一個(gè)段的起始地址也一定是16的倍數(shù)；n（2）偏移地址為16位，16 位地址的尋址能力為 64K，所以一個(gè)段的長(zhǎng)度最大為64K。內(nèi)存單元地址小結(jié)nCPU訪問(wèn)內(nèi)存單元時(shí)，必須向內(nèi)存提供內(nèi)存單元的物理地址。n8086CPU在內(nèi)部用段地址和偏移地址移位相加的方法形成最終的物理地址。n思考兩個(gè)問(wèn)題n（1）觀察下面的地址，讀者有什么發(fā)現(xiàn)？n結(jié)論：CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一個(gè)物理地址。內(nèi)存單元地址小結(jié)內(nèi)存單元地址小結(jié)n（2）如果給定一個(gè)段地址，僅通過(guò)變化偏移地址來(lái)進(jìn)行尋址，最多可以定位多少

15、內(nèi)存單元？n結(jié)論：偏移地址16位，變化范圍為0FFFFH，僅用偏移地址來(lái)尋址最多可尋64K個(gè)內(nèi)存單元。n比如：給定段地址1000H，用偏移地址尋址，CPU的尋址范圍為：10000H1FFFFH。內(nèi)存單元地址小結(jié)n在8086PC機(jī)中，存儲(chǔ)單元的地址用兩個(gè)元素來(lái)描述。即段地址和偏移地址。n“數(shù)據(jù)在21F60H內(nèi)存單元中。”對(duì)于8086PC機(jī)的兩種描述：n（a）數(shù)據(jù)存在內(nèi)存2000:1F60單元中；n（b）數(shù)據(jù)存在內(nèi)存的2000段中的1F60H單元中。n可根據(jù)需要，將地址連續(xù)、起始地址為16的倍數(shù)的一組內(nèi)存單元定義為一個(gè)段。2.9 段寄存器n段寄存器就是提供段地址的。 8086CPU有4個(gè)段寄存器：

16、CS、DS、SS、ESn當(dāng)8086CPU要訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，由這4個(gè)段寄存器提供內(nèi)存單元的段地址。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供段的類(lèi)型段的類(lèi)型 8086匯編語(yǔ)言中把邏輯段分為四種類(lèi)型，匯編語(yǔ)言中把邏輯段分為四種類(lèi)型，分別是代碼段、數(shù)據(jù)段、附加段和堆棧段。分別是代碼段、數(shù)據(jù)段、附加段和堆棧段。 各段的邏輯地址對(duì)應(yīng)表：各段的邏輯地址對(duì)應(yīng)表： 段名段名段寄存器段寄存器偏移地址偏移地址代碼段代碼段CSIP數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段DSBX、SI、DI等地址等地址寄存器寄存器附加段附加段ESBX、SI、DI等地址等地址寄存器寄存器堆棧段堆棧段SSSP或或BP例例1段寄存器與其偏移地址如下，寫(xiě)出其相應(yīng)段寄存器與其偏移地址如下，

17、寫(xiě)出其相應(yīng)的物理地址及含義。的物理地址及含義。nCS=1896H，IP=1655H當(dāng)前要執(zhí)行的當(dāng)前要執(zhí)行的指令的指令的物理地址物理地址=18960H+1655H=19FB5H DS=2896H，EA=1655H當(dāng)前要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)的物理地址=28960H+1655H=29FB5H ES=1896H，EA=2655H當(dāng)前要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)的物理地址=18960H+2655H=1AFB5H SS=1896H，SP=3655H當(dāng)前要訪問(wèn)的堆棧的物理地址=18960H+3655H=1BFB5H例例2 段寄存器與內(nèi)存的分段情況如圖。觀察各段寄存器與內(nèi)存的分段情況如圖。觀察各段的大小及分布，判斷其地址范圍，標(biāo)出每個(gè)

18、段的大小及分布，判斷其地址范圍，標(biāo)出每個(gè)段首地址和末地址。段首地址和末地址。 n代碼段共代碼段共64KB單元，它單元，它的地址范圍應(yīng)該是的地址范圍應(yīng)該是210E0H310DFH。n附加段只有附加段只有2KB，地址范，地址范圍在圍在34600H34CFFH之間。之間。n數(shù)據(jù)段為數(shù)據(jù)段為16KB，其地址，其地址范圍為范圍為34D00H38CFFH。n堆棧段只有堆棧段只有512個(gè)字節(jié)單個(gè)字節(jié)單元，它的地址范圍是元，它的地址范圍是84180H8437FH。 你懂了嗎？本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供因?yàn)槭侵攸c(diǎn)所以再重復(fù)一次：地址加法器的工作原理 可表示為： 物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存

19、器 ) 16 + 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址即段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址 DSESSSCSIP地地址址總總線線AB地地址址加加法法器器本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址l 段寄存器有4個(gè)： DS、ES、CS、SSl 偏移地址由 IP、SP、BX、BP、SI、DI 或一個(gè)8位或16位二進(jìn)制數(shù)得到。 這種存儲(chǔ)器管理方式叫分段編址。 DSESSSCSIP地地址址總總線線AB地地址址加加法法器器本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址

20、 或段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址 例：某內(nèi)存單元的段地址由DS、偏移地址由BX給出。 若( DS) = 2000H, ( BX) = 1000H，計(jì)算其物理地址。 PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 2000H 10H + 1000H = 21000H 2 20 00 00 00 0H H+ + 1 10 00 00 0H H 2 21 10 00 00 0H H 0 00 01 10 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0B B + + 0 00 00 01 1 0 00 00 00 0 0 00

21、00 00 0 0 00 00 00 0B B 0 00 01 10 0 0 00 00 01 1 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0 0 00 00 00 0B B本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供要點(diǎn)：(段地址由16位的段寄存器給出，可將段地址直接用16位表示)l 物理地址20位，段地址20位，偏移地址16位。物理地址PA = 段地址 偏移地址 = ( 段寄存器 ) 10H + 偏移地址l 由16位段寄存器決定有216 = 64 K個(gè)段值 由16位偏移地址決定每個(gè)段的大小為0 64K 每個(gè)段最大64 K，但不一定是64 K，可據(jù)需要分配。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供20 根地址線：

22、地址范圍 00000H FFFFFH （1MB）機(jī)器字長(zhǎng)16位：僅能表示地址范圍 0000H FFFFH （64KB)小段：每16個(gè)字節(jié)為一小段，共有64K個(gè)小段 小段的首地址 00000 H 0000F H 00010 H 0001F H 00020 H 0002F H FFFF0 H FFFFF H 段起始地址：小段首地址段的大小： 64K 范圍內(nèi)的任意字節(jié)本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供l 用( )表示內(nèi)存單元的內(nèi)容：( 21000H ) = 0FH( 2000：1000H ) = 0FH( DS：BX ) = 0FHl 內(nèi)存單元物理地址的幾種表示方法： PA 21000H 2000：1000H DS：BX.0FhFFh56h.21000H內(nèi)存DS:BX2000:1000H本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供l 每個(gè)內(nèi)存單元有唯一的物理地址， 但可由不同的段地址和偏移地址構(gòu)成。例 某內(nèi)存操作的段值由 DS 給出，偏移值由BX給出。若 ( DS ) = 1000H ，( BX ) = 0150H， 則：PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 1000 H 10H + 0150H = 10150H若 ( DS ) = 1010H ，( BX ) = 0050H， 則：PA = ( DS ) 10H + ( BX ) = 1010 H 10H