【汇编】汇编系列二 - 寄存器和指令

寄存器是CPU的重要组成部分，代码层的操作基本都和寄存器相关。

一、 寄存器

1.1. CPU构成

对程序员来说，CPU中最主要部件是寄存器，可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制。

不同的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的（8086是16位结构的CPU）。8086有14个寄存器，都是16位的寄存器，可以存放2个字节。

1.2. 通用寄存器

AX、BX、CX、DX这4个寄存器通常用来存放一般性的数据，称为通用寄存器（有时也有特定用途）。通常，CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中，然后再对通用寄存器中的数据进行运算。

假设内存中有块红色内存空间的值是3，现在想把它的值加1，并将结果存储到蓝色内存空间：

• CPU首先会将红色内存空间的值放到AX寄存器中：mov ax,红色内存空间
• 然后让AX寄存器与1相加：add ax,1
• 最后将值赋值给蓝色内存空间：mov 蓝色内存空间,ax

AX、BX、CX、DX这4个通用寄存器都是16位的，如下图所示：

上一代8086的寄存器都是8位的，为了保证兼容， AX、BX、CX、DX都可分为2个独立的8位寄存器来使用。H代表高位寄存器，L代表低位寄存器。

1.3. 字节与字

在汇编的数据存储中，有2个比较常用的单位（Int、Double、String等都是高级语言的数据基本类型）：

• 字节：byte，1个字节由8bit组成，可以存储在8位寄存器中
• 字：word，1个字由2个字节组成，这2个字节分别称为字的高字节和低字节。

比如数据20000（4E20H，0100111000100000B），高字节的值是78，低字节的值是32。

1个字可以存在1个16位寄存器中，这个字的高字节、低字节分别存储在这个寄存器的高8位寄存器、低8位寄存器中。

1.4. 段寄存器

8086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。

是什么部件提供段地址？段地址在8086的段寄存器中存放。

8086有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES，当CPU需要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址：

• CS (Code Segment)：代码段寄存器
• DS (Data Segment)：数据段寄存器
• SS (Stack Segment)：堆栈段寄存器
• ES (Extra Segment)：附加段寄存器

二、指令

CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器（偏移地址），它们指示了CPU当前要读取指令的地址。任意时刻，8086CPU都会将CS:IP指向的指令作为下一条需要取出执行的指令。

注意：IP只为CS服务。

2.1. 指令的执行过程

通过上面的过程展示，8086CPU的工作过程可以简要描述如下：

1. 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；
2. IP = IP + 所读取指令的长度，从而指向下一条指令；
3. 执行指令。转到步骤1，重复这个过程。

在8086CPU加电启动或复位后（即CPU刚开始工作时）CS和IP被设置为CS=FFFFH，IP=0000H，即在8086PC机刚启动时，CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行，FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机后执行的第一条指令。

在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。CPU在工作的时候把有的信息看做指令，有的信息看做数据，为同样的信息赋予了不同的意义。

例如，内存中的二进制信息1000100111011000，计算机可以把它看作大小为89D8H的数据来处理，也可以将其看作指令mov ax, bx来执行。

1000100111011000 -> 89D8H（数据）
1000100111011000 -> mov ax, bx（程序）

CPU根据什么将内存中的信息看做指令？CPU将CS:IP指向的内存单元的内容看做指令。如果内存中的某段内容曾被CPU执行过，那么它所在的内存单元必然被CS:IP指向过。

2.2. jmp指令

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

8086提供了一个mov指令（传送指令），可以用来修改大部分寄存器的值，比如

mov ax,10
mov bx,20
mov cx,30
mov dx,40

但是，mov指令不能用于设置CS、IP的值，8086没有提供这样的功能。

8086提供了另外的指令来修改CS、IP的值，这些指令统称为转移指令，最简单的是jmp指令。

另外，也可以jmp 直接值来改变IP的值，比如jmp 0100H。