汇编语⾔---寄存器
基础知识
计算机的硬件分成五⼤组成部件：运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备。其中，运算器和控制器是计算机的核⼼，合称中央处理单元CPU（Central Processing Unit）或处理机、处理器（Processor）；CPU内部还有⼀些⾼速存储单元，被称为寄存器（Register）。输⼊设备和输出设备往往统称为外部设备（Peripheral），简称外设或I/O设备。在微型计算机中，CPU被称为微处理器（Microprocessor）。
对汇编语⾔程序员来说，计算机系统的结构如图所⽰。它主要由中央处理单元、存储器和输⼊输出设备组成，各部分之间通过系统总线连接。
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对于编程来说，主要的编程对象就是CPU内部的寄存器。寄存器是处理器内部的⾼速存储单元，⽤于暂时存放程序执⾏过程中的代码和数据，分为透明寄存器（对应⽤⼈员不可⻅、不能编程直接控制）、可编程（Programmable）寄存器（具有引⽤名称、供编程使⽤）、通⽤寄存器（General-Purpo Regist
er）和专⽤寄存器。 应⽤程序主要使⽤通⽤寄存器和专⽤寄存器。通⽤寄存器具有多种⽤途，数量较多、使⽤频度较⾼，专⽤寄存器各⾃只⽤于特定⽬的。
通⽤寄存器
splitterIA32-CPU共有8个32位通⽤寄存器：EAX∕EBX∕ECX∕EDX∕ESI∕EDI∕EBP∕ESP，它们分别是原有8个16位寄存器的扩展，每⼀个32位的通⽤寄存器的低半部分是⼀个16位寄存器：AX/BX/CX/DX/DI/DI/SP/BP，⽽16位寄存器AX/BX/CX/DX⼜分别分为⾼低两个8位寄存器：AH/AL，BH/BL，CH/CL，DH/DL。因此，汇编程序中可以直接操作32位寄存器中的8位，16位和全32位。存取16位寄存器时，相应的32位寄存器的⾼16位不受影响；存取8位寄存器时，相应的16∕32位寄存器的其他位也不受影响。
16位8⾼位8低位
AX AH AL
BX BH BL
CX CH CL
DX DH DL
在进⾏数据传送或运算时，要注意指令的两个操作对象的位数应当是⼀致的
⼀个8位寄存器所能存储的数据范围是0 ~ 2^8-1。
通⽤寄存器都可以保存数据、暂存运算结果，32位/16位的通⽤寄存器也可以存放存储器地址。另外，这些通⽤寄存器还在某些指令中具有特殊⽤途：
EAX——称为累加器，使⽤频度最⾼，⽤于在算术、逻辑运算中保存操作数或中间运算结果，保
存与外设交换的信息。
EBX——称为基址寄存器，常⽤于存放存储器地址，⼀般是指向DS段中数据的指针。
ECX——称为计数器，在循环指令和串操作指令中⽤作隐含计数器。
EDX——I∕O端⼝的指针；常⽤于外设寻址时提供端⼝地址。
ESI——源变址寄存器，串操作的源操作数指针（DS段）。
EDI——⽬的变址寄存器，串操作的⽬的操作数指针（ES段）；在串指令中，ESI与DS连⽤、EDI与ES连⽤，分别寻址数据段和附加段；同时，在串指令中，ESI和EDI还都具有⾃动增量或减量的功能。
EBP——为基址指针寄存器，表⽰堆栈段中的基地址。
ESP——为堆栈指针寄存器，指⽰栈顶的偏移地址。
16位结构CPU具有下⾯⼏⽅⾯的结构特性。
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。
专⽤寄存器
专⽤寄存器包括指令指针寄存器，标志寄存器和段寄存器。标志（Flag）⽤于反映指令执⾏结果或控制指令执⾏形式。32位Intel 80x86 CPU中各种常⽤的标志形成了⼀个32位的标志寄存器EFLAGS，也被称为程序状态字寄存器PSW。标志寄存器中的各种标志分成了两类：6个状态标志，3个控制标志和其他的处理器控制标志。32位指令指针寄存器EIP⽤来指⽰代码段中指令的偏移地址，它与代码段寄存器CS 连⽤，以确定下⼀条指令的物理地址。分⽀、调⽤等操作时执⾏控制转移指令修改，引起程序转移到指定的指
令执⾏出现中断或异常时被处理器赋值⽽相应改变。
段（Segment）是⽤于安排相关代码或数据的⼀个主存区域，汇编程序中存在3种类型的段，它们是代码段、数据段和堆栈段。段寄存器表明某个段在主存中的位置。IA-32 CPU有6个16位的段寄存器：CS∕SS∕DS∕ES/FS∕GS。段寄存器指⽰段基地址，各种寻址⽅式确定段内偏移地址。CS为代码段寄存器，DS为数据段寄存器，ES为附加段寄存器，SS为堆栈段寄存器。FS和GS⼀般⽤作数据段寄存器。
我们可以将⼀段内存定义为⼀个段，⽤⼀个段地址指⽰段，⽤偏移地址访问段内的单元，可以⽤分段的⽅式来管理内存。
⽤⼀个段存放数据，将它定义为“数据段”；
intelligent⽤⼀个段存放代码，将它定义为“代码段”；
⽤⼀个段当作栈，将它定义为“栈段”。
注意：
⼀个段的起始地址⼀定是16的倍数；
偏移地址为16位，变化范围为0-FFFFH，所以⼀个段的长度最⼤为64KB。
CPU可以⽤不同的段地址和偏移地址形成同⼀个物理地址。
段寄存器：8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES，提供内存单元的段地址。
CS和IP
CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，
correct用法CPU将CS、IP中的内容当作指令的段地址和偏移地址,⽤它们合成指令的物理地址,
CPU将CS:IP指向的内容当作指令执⾏。(即PC)
8086CPU的⼯作过程简要描述
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。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，FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机后执⾏的第⼀条指令。
8086CPU提供转移指令修改CS、IP的内容。
jmp 段地址：偏移地址：⽤指令中给出的段地址修改CS，偏移地址修改IP。如：jmp 2AE3:3
jmp 某⼀合法寄存器：仅修改IP的内容。如：jmp ax。在含义上好似：mov IP，ax
8086CPU不⽀持将数据直接送⼊段寄存器的操作，这属于8086CPU硬件设计
DS 和 [address]
DS寄存器：通常⽤来存放要访问数据的段地址
harry potter and the deathly hallows[address]表⽰⼀个偏移地址为address的内存单元，段地址默认放在ds中
通过数据段段地址和偏移地址即可定位内存单元。
mov bx, 1000H ;8086CPU不⽀持将数据直接送⼊段寄存器的操作
mov ds, bx ;ds存放数据段地址
mov [0], al ；将al数据（1字节）存到1000H段的0偏移地址处，即10000H
mov ax, [2] ；将数据段偏移地址2处的⼀个字（8086为2字节）存放到ax寄存器
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add cx, [4] ；将偏移地址4处的⼀个字数据加上cx寄存器数据放到cx寄存器
sub dx, [6] ;dx寄存器数据减去数据段偏移地址6处的字数据存到dx
SS 和 SP
在基于8086CPU编程的时候，可以将⼀段内存当作栈来使⽤。
amountof栈段寄存器SS，存放段地址，SP寄存器存放偏移地址，任意时刻，SS:SP指向栈顶元素
8086CPU中，⼊栈时，栈顶从⾼地址向低地址⽅向增长。
push ax表⽰将寄存器ax中的数据送⼊栈中，由两步完成。
1、SP=SP-2，SS:SP指向当前栈顶前⾯的单元，以当前栈顶前⾯的单元为新的栈顶；
2、将ax中的内容送⼊SS:SP指向的内存单元处，SS:SP此时指向新栈顶。
pop ax表⽰从栈顶取出数据送⼊ax，由以下两步完成。
将SS:SP指向的内存单元处的数据送⼊ax中；
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SP=SP+2，SS:SP指向当前栈顶下⾯的单元，以当前栈顶下⾯的单元为新的栈顶。
将10000H~1000FH这段空间当作栈，初始状态栈是空的；
设置AX=001AH，BX=001BH；
将AX、BX中的数据⼊栈；
然后将AX、BX清零；
从栈中恢复AX、BX原来的内容。
mov ax, 1000H
mov ss, ax
mov sp, 0010H ；初始化栈顶
mov ax, 001AH世界和平英文
mov bx, 001BH
push ax
push bx ;ax、bx⼊栈
sub ax, ax ；将ax清零，也可以⽤mov ax，0，
;sub ax，ax的机器码为2个字节，
;mov ax，0的机器码为3个字节。
sub bx, bx
pop bx ；从栈中恢复ax、bx原来的数据
pop ax ;
存储模型
物理存储器以字节为基本存储单位，每个存储单元被分配⼀个唯⼀的地址，这个地址就是物理地址。物理地址空间从0开始顺序编排，直到处理器⽀持的最⼤存储单元。
8086处理器⽀持1MB存储器：00000H～FFFFFH
IA-32处理器⽀持4GB存储器：00000000H～FFFFFFFFH
操作系统利⽤存储管理单元进⾏存储管理，程序并不直接寻址物理存储器，IA-32处理器提供3种存储模型，⽤于程序访问存储器。
IA-32处理器有三种操作模式：实模式，保护模式和虚拟8086模式；⽽它的存储器管理模型也有三种：实地址模型，平展模型和分段模型。
在实模式和虚拟8086模式下，IA-32 CPU⽤于寻址内存空间的地址线是20位，所以内存的寻址空间是1MB，地址从00000H-FFFFFH。处理器在1MB空间中只能执⾏⼀个程序，此时存储器管理模型只能采⽤实地址模型，该模型与16位CPU的存储器管理模型兼容。保护模式下，有32条地址线寻址内存，处理器可以同时执⾏多个程序，并且为每个程序分配4GB的内存空间；此时存储器既可以使⽤分段模型、分⻚管理，⼜可以使⽤段⻚式管理，还可以使⽤平展模型。
平展存储模型（Flat Memory Model）
►存储器是⼀个连续的4GB线性地址空间
段式存储模型（Segmented Memory Model）
►存储器由⼀组独⽴的地址空间组成：段（Segment）
►每个段都可以达到4GB
实地址存储模型（Real-address Memory Model）
►8086处理器的存储模型（最⼤1MB）
►段式存储模型的特例（段最⼤64KB）
逻辑地址
逻辑地址是在处理器内部、程序员编程时采⽤的地址，某个存储单元可以有多个逻辑地址，但只有⼀个唯⼀的物理地址。逻辑地址＝段基地址∶偏移地址
段基地址＝在主存中的起始地址
偏移地址＝距离段基地址的位移量
逻辑地址＝相对地址
物理地址＝绝对地址
代码段、数据段和堆栈段每个段基地址分别存储在对应的段寄存器中。
程序员编程时采⽤逻辑地址
操作系统利⽤存储管理单元MMU
►将逻辑地址映射为线性地址（虚拟地址）
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处理器使⽤物理地址访问主存储器芯⽚
