匯編第二講80x86計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

80x86計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為什么需要學(xué)習(xí)該部分？

匯編語言處理器（指令系統(tǒng)）2.180x86計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)80x86系列硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中央處理單元CPU（Intel80x86）對匯編語言程序員，最關(guān)心其中的寄存器存儲器（主存儲器）呈現(xiàn)給匯編語言程序員的，是存儲器地址外部設(shè)備（接口電路）匯編語言程序員看到的是端口（I/O地址）2.2程序可見寄存器組8086CPU功能結(jié)構(gòu)示意圖寄存器是CPU的重要組成部分寄存器分為3類：通用寄存器控制寄存器段寄存器

說明要求掌握16位的寄存器（除陰影部分）EAX,EBX等E表示擴(kuò)展目前了解寄存器的用途即可，以后逐步掌握寄存器結(jié)構(gòu)寄存器結(jié)構(gòu)練習(xí)題1、數(shù)據(jù)寄存器：AXBXCXDX

保存操作數(shù)或運算結(jié)果等信息AX寄存器稱為累加器。使用頻度最高，用于算術(shù)、邏輯運算以及與外設(shè)傳送信息等。

BX寄存器稱為基址寄存器。常用于存放存儲器地址。

CX寄存器稱為計數(shù)器。一般作為循環(huán)或串操作等指令中的隱含計數(shù)器。

DX寄存器稱為數(shù)據(jù)寄存器。常用來存放雙字?jǐn)?shù)據(jù)的高16位，或存放外設(shè)端口地址。能以字的形式訪問，也能以字節(jié)形式訪問2、指針寄存器SPBPSP:堆棧指針寄存器，存放當(dāng)前堆棧段棧頂?shù)钠频刂?，ES與SS堆棧寄存器配合存取堆棧中的數(shù)據(jù)。

BP為基址指針寄存器，在間接尋址時，用來存放基地址，是相對于堆棧段的基地址。3、變址寄存器SIDI變址寄存器用于存放某個存儲單元的偏移地址。SI是源變址寄存器，DI是目的變址寄存器。一般與數(shù)據(jù)段寄存器DS聯(lián)用，用來確定數(shù)據(jù)段中某一存儲單元的地址。在字符串操作中，SI和DI都具有自動增量或減量的功能。4、段寄存器CSDSSSES

在PC機中存儲器是采用分段管理的方法來組織數(shù)據(jù)，一個程序可以由多個段組成。段寄存器用來確定該段在內(nèi)存中的起始地址。

代碼段寄存器CS，數(shù)據(jù)段寄存器DS，堆棧段寄存器SS，附加數(shù)據(jù)段寄存器ES5、指令指針寄存器IP指示代碼段中指令的偏移地址。它與代碼段寄存器CS聯(lián)用，確定下一條指令的物理地址。計算機通過CS:IP寄存器來控制指令序列的執(zhí)行流程。6、標(biāo)志寄存器FLAGS保存一條指令執(zhí)行后，CPU所處狀態(tài)信息及運算結(jié)果的特征、和一些特殊控制。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0分類：9個標(biāo)志位可以分為兩類：狀態(tài)標(biāo)志（條件標(biāo)志）：指令的執(zhí)行設(shè)置它控制標(biāo)志：它影響指令的執(zhí)行

進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）（CF）＝1：當(dāng)結(jié)果最高位（字節(jié)第七位，字 第15位）產(chǎn)生一個進(jìn)位和借位

0：不產(chǎn)生進(jìn)位或借位舉例：3AH+7CH＝B6H，沒有進(jìn)位：CF=0AAH+7CH＝（1）26H，有進(jìn)位：CF=1溢出位OF

（OF）＝1：帶符號數(shù)的運算結(jié)果有溢出， 運算結(jié)果超過了范圍

0：無溢出舉例：

3AH+7CH＝B6H，產(chǎn)生溢出：OF=1AAH+7CH＝（1）26H，沒有溢出：OF=0符號標(biāo)志位SF(SF)=1:最高位為1：負(fù)數(shù)

0：最高位為0：正數(shù)舉例：3AH+7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF=184H+7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF=0零標(biāo)志位ZF

(ZF)=1:運算結(jié)果為00：運算結(jié)果不為0舉例：

3AH+7CH＝B6H，結(jié)果不是零：ZF=0 84H+7CH＝（1）00H，結(jié)果是零：ZF=1輔助進(jìn)位標(biāo)志位AF運算時第3位（半個字節(jié)）產(chǎn)生進(jìn)位或借位時AF置1有進(jìn)位或借位……7430舉例：

3AH+7CH＝B6H，D3有進(jìn)位：AF=1奇偶標(biāo)志位PF(PF)=1:當(dāng)運算結(jié)果（指低8位）中的‘1’的個數(shù)為偶數(shù)

0：運算結(jié)果（指低8位）中的‘1’的個數(shù)為奇數(shù)舉例：3AH+7CH＝B6H＝10110110B結(jié)果中有5個1，是奇數(shù)：PF=0方向控制位DF用在串處理指令中控制處理信息的方向。

設(shè)置DF＝1，則從高地址單元到低地址單元處理串，存儲器地址自動減小。設(shè)置DF＝0，則從低地址單元到高地址單元處理串，存儲器地址自動增加中斷允許控制位IF用于控制外部可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)：設(shè)置IF＝1，則允許中斷；設(shè)置IF＝0，則禁止中斷。陷阱控制位TF用于控制處理器進(jìn)入單步操作方式：設(shè)置TF＝0，處理器正常工作；設(shè)置TF＝1，處理器單步執(zhí)行指令。8086標(biāo)志寄存器狀態(tài)功能表

名稱標(biāo)志位狀態(tài)

功能

進(jìn)位標(biāo)志CFCF=1；CYCF=0；NCCF=1運算結(jié)果最高位有進(jìn)位或有借位（用于多字節(jié)加減運算）否則CF=0。（DEBUG中CF=1：CY，CF=0：NC）

奇偶標(biāo)志PFPF=1；PEPF=1；PO

運算結(jié)果的低8位中所含“l(fā)”的個數(shù)為偶數(shù)：PF=1，否則PF=0。（DEBUG中PF=1：PE，PF=0：PO）輔助進(jìn)位標(biāo)志AFAF=1；AC，AF=0；NAAF=1：運算結(jié)果低四位向高四位有進(jìn)位或有借位（用于10進(jìn)制運算指令）否則AF=0。（DEBUG中AF=1：AC，AF=0：NA）結(jié)果為0標(biāo)志ZFZF=1；ZRZF=0；NZZF=1運算結(jié)果為0，ZF=0運算結(jié)果不為0；（DEBUG中ZF=1：ZR，ZF=0：NZ）符號標(biāo)志SFSF=1；NGSF=0；PL運算結(jié)果為正（符號位為0）SF=1；運算結(jié)果為負(fù)（符號位為1）SF=0。（DEBUG中SF=1：NG，SF=0：PL）

溢出標(biāo)志OF=1；OVOF=0；NV帶符號數(shù)的運算結(jié)果產(chǎn)生溢出時，OF=1；否則OF=0。（DEBUG中OF=1：OV，OF=0：NV）

方向標(biāo)志DF=1；DNDF=0；UP

串操作指令用的標(biāo)志，DF=1執(zhí)行字符串操作指令時使地址指針自動增量（字符串處理順序由低向高進(jìn)行）；DF=0使地址指令自動減量?？赏ㄟ^指令STD置DF=1，CLD清DF=0（DEBUG中DF=1：DN，DF=0：OP）

中斷標(biāo)志IF=1；EIIF=0；DI可屏蔽中斷的標(biāo)志；IF=1允許中斷（允許CPU響應(yīng)可屏蔽外部中斷）；IF=0禁止中斷，關(guān)中斷；可通過指令STI置IF=1，CLI清IF=0（DEBUG中IF=1；EI，IF=0；DI）單步（跟蹤）標(biāo)志TFTF=1TF=0

CPU按跟單步蹤方式執(zhí)行指令2.3內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)1、存儲單元的地址和內(nèi)容計算機中存儲信息的單位有：二進(jìn)制位Bit：存儲一位二進(jìn)制數(shù)：0或1字節(jié)Byte：8個二進(jìn)制位，D7～D0字Word：16位，2個字節(jié)，D15～D0雙字DWord：32位，4個字節(jié)，D31～D0存儲單元的地址存儲器里以字節(jié)為單位存儲信息每個存儲單元都有一個編號，被稱為物理地址書寫格式為十六進(jìn)制數(shù)n位二進(jìn)制數(shù)總共可以表示2n個存儲單元的地址字節(jié)

00000H00001H00002H00003H00004H00005H05678H05679H78H56H34H12H...1EH2FH128MB存儲單元的內(nèi)容存儲內(nèi)容的表示：存儲單元2中的內(nèi)容為78H， 表示為：（0002H）=78H存儲內(nèi)容的存放：采用“高高低低”的原則。 字的存放舉例： 雙字的存放舉例：00000H00001H00002H00003H00004H00005H05678H05679H78H56H34H12H...1EH2FH“高高低低”原則一個字存放到存儲器要占用連續(xù)的兩個字節(jié)單元。當(dāng)把一個字存放到存儲器時，其低字節(jié)存放在地址較低的字節(jié)單元中，其高字節(jié)存放在地址較高的字節(jié)單元中，這樣二個連續(xù)的字節(jié)單元就構(gòu)成了一個字單元，我們稱之為“高高低低”原則。字單元的地址采用它的低字節(jié)單元地址表示。

2、存儲器分段通過對存儲器分段的方法實現(xiàn)尋址1M字節(jié)的物理空間

為什么引入存儲器分段？8086地址總線20位，尋址1MB機內(nèi)字長16位，尋址64KB存儲器分段它把1M字節(jié)的地址空間劃分成若干邏輯段，每個邏輯段必須滿足兩個條件：（1）邏輯段的開始地址必須是10H的倍數(shù)，（2）邏輯段的最大長度為64K。段的起始地址用十六進(jìn)制可以表示為：XXXX0偏移地址也可用16位數(shù)據(jù)表示段地址1234，那么段的起始地址？邏輯地址經(jīng)過分段以后存儲單元的地址就可以通過段基地址：段內(nèi)偏移來尋址

段地址說明邏輯段在主存中的起始位置，可以用16位數(shù)來表示。在一個段內(nèi)，可通過偏移指定要訪問的存儲單元，可以用16位數(shù)來表示。字節(jié)

12340H12341H12342H12343H12344H12345H15796H05679H78H56H34H12H...1EH2FH邏輯地址和物理地址

對應(yīng)每個物理存儲單元都有一個唯一的20位編號，就是物理地址，從00000H～FFFFFH。分段后，邏輯地址形式為段基地址:段內(nèi)偏移地址邏輯地址的計算計算公式為：物理地址=段值x10H+偏移圖示：16位段地址16位偏移地址20位物理地址150015+1900000舉例：1234H：3456H

捷徑16進(jìn)制段值加0+偏移值＝物理地址3、段寄存器的引用堆棧段附加段數(shù)據(jù)段代碼段CSIPDS指針寄存器或直接地址偏移ES指針寄存器或直接地址偏移SSSPCS（代碼段）指明代碼段的起始地址SS（堆棧段）指明堆棧段的起始地址DS（數(shù)據(jù)段）指明數(shù)據(jù)段的起始地址ES（附加段）指明附加段的起始地址堆棧段寄存器當(dāng)涉及一個堆棧操作時，則自動引用堆棧段寄存器SS。SS指向堆棧段的首地址SP給出的16位偏移，得到堆棧操作所需的物理地址。

代碼段寄存器代碼段用來存放程序的指令序列代碼段寄存器CS存放代碼段的段地址指令指針寄存器IP指示下條指令的偏移地址處理器利用CS:IP取得下一條要執(zhí)行的指令數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段存放運行程序所用的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)段寄存器DS存放數(shù)據(jù)段的段地址各種主存尋址方式（有效地址EA）得到存儲器中操作數(shù)的偏移地址處理器利用DS:EA存取數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)附加段寄存器附加段是附加的數(shù)據(jù)段，也用于數(shù)據(jù)的保存附加段寄存器ES存放附加段的段地址各種主存尋址方式（有效地址EA）得到存儲器中操作數(shù)的偏移地址處理器利用ES:EA存取附加段中的數(shù)據(jù)串操作指令將附加段作為其目的操作數(shù)的存放區(qū)域隱含段和偏移寄存器段寄存器和偏移寄存器組合有一定規(guī)則。缺省組合：CSIP指令尋址

SSSP或BP堆棧尋址

DSBX.DI,SI或16位數(shù)數(shù)據(jù)尋址

ES串指令DI目標(biāo)串尋址段偏移主要用途邏輯段分配FFFFF00000TESTANDTHINKING1MB空間最多能分成多少個段？1MB空間最少能分成多少個段？存儲單元的物理地址為56789H，該單元邏輯地址有哪些，試舉兩例。每隔16個存儲單元就可以開始一個段，所以1MB最多可以有：220÷16＝216＝64K個段每隔64K個存儲單元開始一個段，所以1MB最少可以有：220÷216＝16

個段4、堆棧及結(jié)構(gòu)堆棧是一段存儲區(qū)域。采取一種特殊的管理數(shù)據(jù)的方式。實例只能從頂部取放盤子最后放入的盤子最先被取走其它應(yīng)用？彈匣里面裝子彈筒裝的薯片……擴(kuò)展……存儲區(qū)域底部存儲區(qū)域123456存入:123456放入盤子取出:563412移走盤子堆棧采用后進(jìn)先出方式（LIFO，lastinfirstout）來管理數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域。堆棧結(jié)構(gòu)倉庫堆棧用途存放東西存放數(shù)據(jù)空間房子棧區(qū)管理倉庫管理員指針（SP）……3412棧區(qū)存儲器棧底SP棧頂?shù)偷刂犯叩刂稴S堆棧操作堆棧有兩種基本操作：保存數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)入棧出棧堆棧指令：PU