匯編語言程序設(shè)計(jì)及上機(jī)指導(dǎo) 第2章 寄存器與存儲(chǔ)器

第2章寄存器與存儲(chǔ)器【本章提要】本章將著重講解Intel系列CPU內(nèi)部寄存器的組織結(jié)構(gòu)、命名、功能及其常見的用途，還要介紹存儲(chǔ)器的分段管理模式、存儲(chǔ)單元地址的表示法以及其物理地址的形成方式。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】熟練掌握CPU內(nèi)部寄存器的組織結(jié)構(gòu)熟練掌握標(biāo)志寄存器各定義位的功能掌握存儲(chǔ)器的分段管理方案19十一月20232.1寄存器組織寄存器是CPU內(nèi)部重要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源，是匯編程序員能直接使用的硬件資源之一。Intel系列微處理器從早期的16位8086開始，到Pentium系列，以至于現(xiàn)在的CORE（酷睿）系列，雖然CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能變化很大，但其寄存器的組織情況卻是有規(guī)律的。寄存器類型IA-32寄存器IA-32E寄存器字節(jié)寄存器（8位）AH,BH,CH,DH,AL,BL,CL,DLAL,BL,CL,DL,DIL,SIL,BPL,SPL,R8L-R15L字寄存器（16位）AX,BX,CX,DX,DI,SI,BP,SPAX,BX,CX,DX,DI,SI,BP,SP,R8W-R15W雙字寄存器（32位）EAX,EBX,ECX,EDX,EDI,ESI,EBP,ESPEAX,EBX,ECX,EDX,EDI,ESI,EBP,ESP,R8D-R15D四字寄存器（64位）無RAX,RBX,RCX,RDX,RDI,RSI,RBP,RSP,R8-R1519十一月202319十一月202319十一月2023Debug簡(jiǎn)介在受控環(huán)境中測(cè)試程序；裝入，顯示或修改任何文件；執(zhí)行DOS程序；完成磁盤實(shí)際讀/寫操作；建立或匯編匯編語言程序。19十一月2023啟動(dòng)DEBUG段寄存器CS、DS、ES和SS置為DEBUG程序后的第一個(gè)段。指令指針寄存器IP置為100H（程序段前綴PSP后的第一個(gè)語句）。堆棧指針SP置為段末或COMMAND.COM暫駐部分的結(jié)束地址（其中較小的那個(gè)地址）。其余通用寄存器均置為0，標(biāo)志寄存器置為下述狀態(tài)。

NV

UP

EI

PL

NE

NA

PO

NC

如果DEBUG命令行含有文件名，段寄存器DS和ES指向PSP。寄存器BX和CX含有程序長度。19十一月2023各標(biāo)志位在計(jì)算機(jī)上的表示19十一月2023Debug命令：1.顯示和修改某個(gè)寄存器內(nèi)容R命令

-R

registername如RaxRF等2.匯編命令A(yù)（Assemble）

-A[address]3.逐條指令跟蹤

-T[=address]

從指定地址起執(zhí)行一條指令后停下來，顯示所有寄存器內(nèi)空及標(biāo)志位的值。如未指定則從當(dāng)前的CS:IP開始執(zhí)行。

4.退出命令Q（quit）19十一月20232.1.2標(biāo)志寄存器Intel的16位CPU中設(shè)置了16位的標(biāo)志寄存器FLAGS，其中定義了9個(gè)標(biāo)志位，主要用來反映CPU的狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果的特征。后來在32位和64位環(huán)境下，F(xiàn)LAGS又分別被擴(kuò)展到了32位和64位（即EFLAGS和RFLAGS），同時(shí)又增加一些新的標(biāo)志位定義。1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF圖2.2FLAGS定義示意圖19十一月20231、進(jìn)位標(biāo)志CF(CarryFlag)如果運(yùn)算結(jié)果的最高位產(chǎn)生了一個(gè)進(jìn)位或借位，其值為1，否則其值為0。2、奇偶標(biāo)志PF(ParityFlag)運(yùn)算結(jié)果中最低8位中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF的值為1，否則其值為0。3、輔助進(jìn)位標(biāo)志AF(AuxiliaryCarryFlag)在字操作時(shí)，發(fā)生低字節(jié)向高字節(jié)進(jìn)位或借位，或者在字節(jié)操作時(shí)，發(fā)生低4位向高4位進(jìn)位或借位，則AF的值被置為1，否則其值為0。4、零標(biāo)志ZF(ZeroFlag)如果運(yùn)算結(jié)果為0，則其值為1，否則其值為0。5、符號(hào)標(biāo)志SF(SignFlag)符號(hào)標(biāo)志SF用來反映運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位，它與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。6、溢出標(biāo)志OF(OverflowFlag)如果運(yùn)算結(jié)果超過當(dāng)前運(yùn)算位數(shù)所能表示的范圍，則稱為溢出，OF的值被置為1，否則，OF的值被清為0。1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF圖2.2FLAGS定義示意圖19十一月20237、追蹤標(biāo)志TF(TrapFlag)當(dāng)追蹤標(biāo)志TF被置為1時(shí)，CPU進(jìn)入單步執(zhí)行方式，即每執(zhí)行一條指令，產(chǎn)生一個(gè)單步中斷請(qǐng)求。8、中斷允許標(biāo)志IF(Interrupt-enableFlag)中斷允許標(biāo)志IF是用來決定CPU是否響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請(qǐng)求。(1)當(dāng)IF=1時(shí)，CPU可以響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請(qǐng)求；(2)當(dāng)IF=0時(shí)，CPU不響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請(qǐng)求。9、方向標(biāo)志DF(DirectionFlag)方向標(biāo)志DF用來決定在串操作指令執(zhí)行時(shí)有關(guān)指針寄存器發(fā)生調(diào)整的方向。1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF圖2.2FLAGS定義示意圖19十一月20232.2存儲(chǔ)器的管理模式Intel的80X86系列CPU基本上采用內(nèi)存分段的管理模式。它把內(nèi)存和程序分成若干個(gè)段，每個(gè)段的起點(diǎn)用一個(gè)段寄存器來保存。2.2.1實(shí)地址方式內(nèi)存管理目前的Intel系列CPU都能工作在實(shí)地址方式或保護(hù)地址方式下。實(shí)地址方式下只能訪問1MB的內(nèi)存空間，只能單任務(wù)運(yùn)行，8086只有這一種工作方式，80286以后的系列CPU的可以運(yùn)行在保護(hù)地址方式。如果工作在實(shí)地址模式，則任何高檔處理器只相當(dāng)于快速的8086，因此尋址方法與8086一樣，在這種方式下處理器沒有充分發(fā)揮處理器的性能。只有在保護(hù)方式下，處理器才真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。19十一月202319十一月20231．段地址與偏移地址在實(shí)地址方式下，段地址定義了段起始地址的高16位，并存放在段寄存器中。邏輯段的起始地址（通常簡(jiǎn)稱為：段地址）必須是16的倍數(shù)，即最低4位二進(jìn)制必須全為0。1M內(nèi)存最多可分成64K個(gè)段，即65536個(gè)段(段之間相互重疊)，至少可分成16個(gè)相互不重疊的段。偏移地址描述目的地址在該段中的相對(duì)位置，即離段基址的偏移量，它指示在64KB段內(nèi)任何一個(gè)單元。偏移地址保存在16位寄存器中，因此段的大小最大為64KB。2.默認(rèn)段地址與偏移地址寄存器訪問存儲(chǔ)器類型默認(rèn)段地址寄存器可指定段地址寄存器段內(nèi)偏移地址來源取指令CS無IP堆棧操作SS無SP字符串操作源地址DSCS，SS，ESSI字符串操作目的地址ES無DIBP用作基址寄存器時(shí)SSCS，DS，ES據(jù)尋址方式得偏移地址一般數(shù)據(jù)存取DSCS，ES，SS據(jù)尋址方式得偏移地址19十一月20233.邏輯地址與物理地址邏輯地址是段地址與偏移地址的合稱，用“段地址：偏移地址”表示，如1234H：1200H表示段地址為1234H，段內(nèi)偏移地址為1200H。物理地址是存儲(chǔ)器的實(shí)際地址，在實(shí)地址方式下物理地址通過段地址乘以16加上偏移地址得到。而16位的段地址乘以16等同于左移4位二進(jìn)制位，這樣變成20位的段基地址，最后段基地址加上段內(nèi)偏移地址就是物理地址?！纠?.1】有一邏輯地址為1200H:0340H，求物理地址。解：由邏輯地址知段地址=1200H，偏移地址=0340H，因此物理地址=12000H+0340H=12340H?！纠?.2】已經(jīng)DS=1000H，CS=2200H，指令MOV[2000H],AX在代碼段中的偏移量是IP=0150H，求（1）該指令所在的物理地址。（2）目的操作數(shù)對(duì)應(yīng)的物理地址。解：（1）指令對(duì)應(yīng)的物理地址=CS*16+IP=22000H+0150H=22150H。（2）該指令指示的目的操作數(shù)對(duì)應(yīng)段地址默認(rèn)存在DS中，偏移地址已由指令給出2000H，因此該指令指示的目的操作數(shù)所在物理地址=DS*16+2000H=10000H+2000H=12000H。19十一月2023Debug命令二:內(nèi)存單元的訪問和修改1.顯示存儲(chǔ)單元的命令D（Dump）

-D[address]或2.修改存儲(chǔ)單元內(nèi)容的命令E（Enter)-E

address

[list]

如，-E

DS:100

F3'XYZ'8D

-E

address3.填寫命令F（Fill），其格式為：

-F

range

list

例如，-F

4BA:0100

5

F3'XYZ'8D

19十一月20234.存儲(chǔ)單元的內(nèi)容存儲(chǔ)單元是按照地址進(jìn)行訪問的，相鄰兩個(gè)單元的地址編號(hào)是連續(xù)的，一般以無符號(hào)數(shù)表示，Intel系列CPU都以字節(jié)為單位分配地址編號(hào)的。1）一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容占用一個(gè)存儲(chǔ)單元并分配一個(gè)地址編號(hào)；2）一個(gè)字的內(nèi)容是該字地址所指向的單元及其后繼1個(gè)單元的內(nèi)容拼接而成；3）一個(gè)32位的內(nèi)容是該字地址所指向的單元及其后繼3個(gè)單元的內(nèi)容拼接而成；4）一個(gè)64位的內(nèi)容是該字地址所指向的單元及其后繼7個(gè)單元的內(nèi)容拼接而成。在拼接多個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，按“高對(duì)高低對(duì)低”的原則來處理，即：高存儲(chǔ)單元（地址大的存儲(chǔ)單元）的值是高數(shù)據(jù)位，低存儲(chǔ)單元（地址小的存儲(chǔ)單元）的值是低數(shù)據(jù)位。內(nèi)容地址12H