第二章 寄存器（CPU工作原理）

汇编语言

• CPU构成：运算器，控制器，寄存器
  运算器：信息处理
  寄存器：信息存储
  控制器：控制各种器件进行工作
  内部总线：链接各种器件，数据传送

• 8086寄存器：AX BX CX DX SI DI SP BP IP CS SS DS ES PSW

• 通用寄存器：AX、BX、CX、DX

• 8086所有寄存器都是16位，存两个字节

• AX=AH+AL
  BX=BH+BL
  CX=CH+CL
  DX=DH+DL

• 字在寄存器中的存储

• 字节：byte 存在8位寄存器中

• 字： word = 2byte 两个字节构成，分别称为这个字的高位字节和地位字节

• 几条汇编指令

上面的指令都不区分大小写AX=ax; MOV = mov; ADD = add

练习：下面的指令结果？

ax+bx = 1044CH
8086 寄存器只能存储16位2进制，这里把最高位1抹掉，结果为 044CH
如果是32位寄存器，则结果为1044CH

练习2

按理来说是0158，但是mov al 是在 al这个单独的寄存器上进行操作，8086中只能存放两位十六进制数据，8086中答案是58

• 物理地址：内存单元在一维线性空间的唯一地址

• 16位结构的CPU

  • 运算器一次最多可以处理16位数据
  • 寄存器的最大宽度为16位
  • 寄存器和运算器之间的通路是16

• 8086 CPU 给出物理地址的方法
  8086
  

  • 20位地址总线：最终8086经过内部处理之后表现出来的寻址能力
  • 16位结构：8086自己所具有的寻址能力，进过处理后可以达到20位地址总线
    物理地址=段地址*16+偏移地址
    

    8086有20条地址总线，可是他本身是16位CPU，为了能高效利用这20条地址总线，我们采用了使用两个16位来合成20位

• 段的概念
  段地址肯定是16的倍数
  16位地址的寻址能力是64KB，一个段的最长为64KB

• 段寄存器：CS,DS,SS,ES

• CS 和 IP
  CS:代码段寄存器
  IP:指令指针寄存器
  任意时刻，CPU将执行CS:IP中的指令

• CPU的工作过程

  • 1.从CS:IP指向内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓存器中
  • 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

• 凡是被CS:IP指向的内容都是指令不是数据

• 修改CS、IP的指令
  CPU中程序员能修改的部件只有寄存器，通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制
  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
  mov ：传送指令，改变寄存器中的值，不能改变CS寄存器

  jmp指令修改CS、IP
  jmp 段地址:偏移地址（同时修改CS、IP内容）
  jmp 2AE3:3 执行之后，CS=2AE3H, IP=0003H,CPU从2AE33H处读取指令
jmp 3:0B16 执行之后，CS=0003H, IP=0B16, CPU从00B46H处读取指令

  jmp 段地址：偏移地址 指令功能为，用指令中给出的段地址修改CS,偏移地址修改IP

  只修改IP内容：jmp 某一合法寄存器
  jmp ax = jmp IP ax(IP = ax)

• 代码段：
  跟数据一样，代码段也是一段数据，CUP会把CS:IP中的数据当做代码指令执行，我们要执行一段代码只需要把CS:IP指向那段代码段内存就好。

小结：
1. 段地址在8086CPU的段寄存器中存放，当8086CPU要访问内存时，由段寄存器提供内存 单元的段地址。8086CPU有4个段寄存器，其中CS用来存放指令的段地址
2. CS存放指令的段地址，IP存放指令的偏移地址
8086机中，任意时候，CPU将CS:IP指向的内容当做指令执行
3. 8086CPU的工作过程：
- 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指向下一条指令
- 3. 执行指令（转到第一步，重复整个过程）

Debug 的使用

Debug 是DOS、Windows提供的程序调试工具

• Debug 功能

  • 用Debug 的R命令查看、改变CPU寄存器的内容
  • 用Debug 的D命令查看内存中的内容
  • 用Debug 的E命令改写内存中的内容
  • 用Debug 的U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令
  • 用Debug 的A命令以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

• 进入Debug
  windows 电脑开始->运行->输入“command”

• R命令 ： 查看改变CPU寄存器的内容
  

  • 命令：R
    

    查看寄存器内容

  • 命令: R AX
    改变寄存器AX中的内容

• D命令：查看内存中的内容
  

  • 命令：D 1000:10
    

    查看1000:10之后的内存

  • 命令：D 1000:10 10
    查看1000:10 到1000:20直接的内存

• E命令：改写内存中的内容
  

  • 命令：E 1000:10 A B C D E
    

    在1000:10 1000:11 1000:12 1000:13 1000:14
    分别写入 A B C D E

• U命令：查看内存中机器码的含义（把指定内存中的数据 翻译为机器码）
  

  • 命令：U 1000:10
    

    查看1000:10之后所有机器码(也就是把1000:10之后的所有内容翻译成机器码)

• T命令：执行CS:IP 指向的机器码

• A命令：以汇编指令的形式在内存中写入机器码
  

  • 命令：A 1000:10
    1000:0010 MOV AX,1
    

    在1000:10处写入汇编指令 MOV AX,1