寄存器(CPU里面的内存，CPU里面的存储器）

[align=center]第二章 [/align]
本章概述：

1. 一个典型的CPU有运算器、控制器、寄存器等器件构成，这些器件靠内部总线相连。

2. 前一章所说的总线，相对于CPU内部总线来说是外部总线。内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系，外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系。

3. 简单地说，在CPU中，运算器进行信息处理、寄存器进行信息存储、控制器控制各种器件进行工作。内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据的传送。

4. 对一个汇编程序员来说，CPU中的主要部件是寄存器，它是CPU中程序员可以用指令读写的部件。程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。

5. 不同的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的。8086CPU有14个寄存器。

一、 通用寄存器

1. 8086CPU的所有寄存器都是16位的，可以存放两个字节。AX、BX、CX、DX这4个寄存器通常用来存放一般性的数据，被称为通用寄存器。

2. 为保证和8086之前的8位CPU兼容，8086CPU的AX、BX、CX、DX这4个寄存器都可分为两个可独立使用的8位寄存器来用(AH、AL，BH、BL，CH、CL，DH、DL)。

二、 字在寄存器中的存储

1. 一个字是16位，可以存在一个16位寄存器中，这个字的高位字节和低位字节自然就存在这个寄存器的高8位寄存器和低8位寄存器中。

2. 在汇编中多用16进制来表示，比较方便。

三、 几条汇编指令

1. 在写一个汇编指令或一个寄存器的名称时不区分大小写。

2. 对8位寄存器（XH、XL）操作时，CPU会把XH和XL作为独立的8位寄存器来使用，如果XL寄存器运算溢出着不会将进位写到XH中，当在对16位寄存器操作时，低8位数据的进位是会写到高8位数据中的。

3. 注意指令的两个操作对象的位数应当是一致的。

四、 物理地址

1. 所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，我们将这个唯一的地址称为物理地址。

2. CPU通过地址总线送入存储器的，必须是一个内存单元的物理地址。

3. 在CPU向地址总线上发送物理地址之前，必须要在内部先形成这个物理地址。不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式。

五、 16位结构的CPU

1. 8086CPU之前的CPU都是8位机，而8086CPU是16位机。

2. 16位结构（16位机、字长为16位等常见说法，与16位结构的含义相同）描述了一个CPU具有这样几方面的结构特性：运算器一次最多可以处理16位的数据，寄存器的最大宽度为16位，寄存器和运算器之间的通路为16位。

六、 8086CPU给出物理地址的方法

1. 8086CPU有20位的地址总线，可以传送20位地址，达到1MB寻址能力。

2. 8086CPU是16位结构，在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位。

3. 8086CPU通过将2个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址：
物理地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址

4. 一个X进制的数据左移N位相当于乘以X的N次方，反之右移就是除以X的N次方。

七、 “段地址x16+偏移地址=物理地址”的本质含义

1. CPU在访问内存时，用一个基础地址（段地址 x 16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。

2. 基础地址 + 偏移地址 = 物理地址，基础地址 = 段地址 x 16。

八、 段的概念

1. “段地址”包含着段的概念，但内存并不是被划分成一个一个的段，内存并没有分段，断的划分来自CPU，由于8086CPU用基础地址（段地址x16）+偏移地址 = 物理地址的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式管理内存。

2. 在编程时可以根据需要，将若干地址连续的内存单元看作一个段，用段地址x16定位段的起始地址（基础地址），用偏移地址定位段中的内存单元。

3. 段地址x16必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数，偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB，所以一个段的长度最大为64KB。

4. CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。

5. 在8086CPU机中，存储单元的地址用两个元素来描述,即段地址和偏移地址。

6. 由于一个物理地址可以映射多个段地址和偏移地址的组合，所以不应该只给出物理地址，准确的写法是段地址：偏移地址。

九、 段寄存器

1. 8086CPU在访问内存时要由相关部件提供内存单元的段地址和偏移地址，送入地址加法器合成物理地址。

2. 8086CPU在访问内存时，由CS、DS、SS、ES这4个段寄存器提供内存单元的段地址。

十、 CS和IP

1. CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器，它们指示了CPU当前要读取指令的地址。

2. CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，在任意时刻，CPU将CS：IP指向的内容当作指令执行。

3. 8086CPU的工作过程简要的描述为：从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器。IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令。执行指令，反复这个过程。

4. 在8086CPU加电启动或复位后，CS=FFFFH，IP=0000H，也即是FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机执行的第一条指令。

5. CS:IP指向的内存单元为指令。

十一、 修改CS、IP的指令

1. 在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，程序员可以通过改变寄存器中的内部实现对CPU的控制。

2. CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。

3. 8086CPU大部分寄存器的值，都可以用mov指令来改变，mov指令被称为传送指令。但mov指令不能用于设置CS、IP的值，能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令。

4. 最简单的转移指令是jmp，形式：jmp 段地址：偏移地址。指令执行后，CS = 段地址，IP = 偏移地址。

5. 若想仅修改IP的内容，可用“jmp 某一合法寄存器 ”的指令完成。效果类似于mov IP，ax。

十二、 代码段

1. 在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段，我们可以将长度为N（N<=64KB）的一组代码，存在一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元中，我们可以认为，这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段。

2. 要让CPU执行我们编写的代码，就必须要让CS:IP指向我们的代码，CPU只会认为CS:IP指向的内存单元是代码，且是要执行的代码。

十三、 实验1查看CPU和内存，用机器指令和汇编指令编程

1. Debug是DOS、Windows都提供的实模式（8086方式）程序的调试工具。使用它，可以查看CPU各种寄存器中的内容、内存的情况和在机器码级跟踪程序的运行。

2. Debug的功能：

1) R：查看、改变寄存器的内容

2) D：查看内存中的内容

3) E：改写内存中的内容(机器指令）

4) U：将内存中的机器指令翻译成汇编指令

5) T：执行一条机器指令

6) A：以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

3. Debug是在DOS方式下使用的程序，在进入Debug前，应先进入到DOS方式。

4. Debug命令的典型使用范例：

1) –r 查看CPU中各寄存器的值

2) –r ax 在显示了ax中值后提示用户输入要修改的新值

3) –d 显示Debug预设的地址处的内容

4) –d 1000:9显示 10009H处的连续128字节的内存中的内容

5) –d 1020:5 –d 在上一次D命令显示后列出后续的128字节的内容。

6) –d 1000:0 9 查看10000到10009中的内容

7) –e 1000:0 0 1 2 3“a+b” 4 5 6 7 8 9 ‘c’ 一次性逐个修改内存

8) –e 1000:10 提示方式修改内存

9) –u 1000:10 查看汇编指令

10) –t 执行汇编指令

11) –a 1000：0 提示输入汇编指令