拾遗笔记

汇编 寄存器

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32位CPU所含有的寄存器有:

4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2个变址和指针寄存器(ESI和EDI) 2个指针寄存器(ESP和EBP)
6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1个指令指针寄存器(EIP) 1个标志寄存器(EFlags)

通用寄存器

  • 数据寄存器
    • ebp和esp是32位的SP,BP, esp是堆栈指针,ebp是基址指针,ESP与SP的关系就象(AX与AL,
      AH的关系.(AX=AL+AH)(16=8+8))
      (AH,AL 中的H, L 是,high ,lower)
    • 32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。对低16位数据的存取,不会影响
      高16位的数据。这些低16位寄存器分别命名为:AX、BX、CX和DX,它和先前的CPU中的
      寄存器相一致。
    • 4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX:AH-AL、BX:BH-BL、CX:CH-CL、
      DX:DH-DL),每个寄存器都有自己的名称,可独立存取。程序员可利用数据寄存器的这
      种“可分可合”的特性,灵活地处理字/字节的信息。
    • 寄存器AX和AL通常称为累加器(Accumulator),用累加器进行的操作可能需要更少时间。累加器可用于乘、
      除、输入/输出等操作,它们的使用频率很高;
    • 寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)。它可作为存储器指针来使用;
    • 寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时,要用它来控制循环次数;在位操作
      中,当移多位时,要用CL来指明移位的位数;
    • 寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时,它可作为默认的操作
      数参与运算,也可用于存放I/O的端口地址。

      在16位CPU中,AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址,但在
      32位CPU中,其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运
      算结果,而且也可作为指针寄存器,所以,这些32位寄存器更具有通用性。

  • 变址寄存器(Index Register)
    • 32位CPU有2个32位通用寄存器ESI和EDI。其低16位对应先前CPU中的SI和DI,对低16
      位数据的存取,不影响高16位的数据。
    • 寄存器ESI、EDI、SI和DI称为变址寄存器(Index Register),它们主要用于存放存储
      单元在段内的偏移量,用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式,为以不同的地址形式
      访问存储单元提供方便。
    • 变址寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器,也可存储算术逻辑运算的操作
      数和运算结果。它们可作一般的存储器指针使用。在字符串操作指令的执行过程中,对它
      们有特定的要求,而且还具有特殊的功能。
  • 指针寄存器 (Pointer Register)
    • 32位CPU有2个32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位对应先前CPU中的BP和SP,对低16位
      数据的存取,不影响高16位的数据。
    • 寄存器EBP、ESP、BP和SP称为指针寄存器(Pointer Register),主要用于存放堆栈内存
      储单元的偏移量,
    • BP为基指针(Base Pointer)寄存器,用它可直接存取堆栈中的数据;
      SP为堆栈指针(Stack Pointer)寄存器,用它只可访问栈顶。

段寄存器

段寄存器是根据内存分段的管理模式而设置的。内存单元的物理地址由段寄存器的值和
一个偏移量组合而成的,这样可用两个较少位数的值组合成一个可访问较大物理空间的内
存地址。
CPU内部的段寄存器:

  • CS——代码段寄存器(Code Segment Register),其值为代码段的段值;
  • DS——数据段寄存器(Data Segment Register),其值为数据段的段值;
  • ES——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值为附加数据段的段值;
  • SS——堆栈段寄存器(Stack Segment Register),其值为堆栈段的段值;
  • FS——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值为附加数据段的段值;
  • GS——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值为附加数据段的段值。

在16位CPU系统中,它只有4个段寄存器,所以,程序在任何时刻至多有4个正在使用的段可
直接访问;在32位微机系统中,它有6个段寄存器,所以,在此环境下开发的程序最多可同
时访问6个段。

32位CPU有两个不同的工作方式:实方式和保护方式。在每种方式下,段寄存器的作用
是不同的。有关规定简单描述如下:

  • 实方式: 前4个段寄存器CS、DS、ES和SS与先前CPU中的所对应的段寄存器的含义完全
    一致,内存单元的逻辑地址仍为“段值:偏移量”的形式。为访问某内存段内的数据,必
    须使用该段寄存器和存储单元的偏移量。
  • 保护方式: 在此方式下,情况要复杂得多,装入段寄存器的不再是段值,而是称为
    “选择子”(Selector)的某个值。。

指令指针寄存器 (Instruction Pointer)

32位CPU把指令指针扩展到32位,并记作EIP,EIP的低16位与先前CPU中的IP作用相同。
指令指针EIP、IP(Instruction Pointer)是存放下次将要执行的指令在代码段的偏移量。
在具有预取指令功能的系统中,下次要执行的指令通常已被预取到指令队列中,除非发
生转移情况。所以,在理解它们的功能时,不考虑存在指令队列的情况。在实方式下,
由于每个段的最大范围为64K,所以,EIP中的高16位肯定都为0,此时,相当于只用其低
16位的IP来反映程序中指令的执行次序(2^16=65535=64*1024)

标志寄存器

  • 运算结果标志位
    • 进位标志CF(Carry Flag)
      进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一
      个进位或借位,那么,其值为1,否则其值为0。使用该标志位的情况有:多字(字节)数
      的加减运算,无符号数的大小比较运算,移位操作,字(字节)之间移位,专门改变
      CF值的指令等。
    • 奇偶标志PF(Parity Flag)
      奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为偶数,则
      PF的值为1,否则其值为0。
      利用PF可进行奇偶校验检查,或产生奇偶校验位。在数据传送过程中,为了提供传送的
      可靠性,如果采用奇偶校验的方法,就可使用该标志位。
    • 辅助进位标志AF(Auxiliary Carry Flag)
      在发生下列情况时,辅助进位标志AF的值被置为1,否则其值为0:
      (1)、在字操作时,发生低字节向高字节进位或借位时;
      (2)、在字节操作时,发生低4位向高4位进位或借位时。
    • 零标志ZF(Zero Flag)
      零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0,则其值为1,否则其值为0。在
      判断运算结果是否为0时,可使用此标志位。
    • 符号标志SF(Sign Flag)
      符号标志SF用来反映运算结果的符号位,它与运算结果的最高位相同。在微机系统中,
      有符号数采用补码表示法,所以,SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为正数时,
      SF的值为0,否则其值为1。
    • 溢出标志OF(Overflow Flag)
      溢出标志OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算
      位数所能表示的范围,则称为溢出,OF的值被置为1,否则,OF的值被清为0。
      “溢出”和“进位”是两个不同含义的概念,不要混淆。如果不太清楚的话,请查阅
      《计算机组成原理》课程中的有关章节。
      对以上6个运算结果标志位,在一般编程情况下,标志位CF、ZF、SF和OF的使用频率较
      高,而标志位PF和AF的使用频率较低。
  • 状态控制标志位

    状态控制标志位是用来控制CPU操作的,它们要通过专门的指令才能使之发生改变。

    1. 追踪标志TF(Trap Flag)
      当追踪标志TF被置为1时,CPU进入单步执行方式,即每执行一条指令,
      产生一个单步中断请求。这种方式主要用于程序的调试。
      指令系统中没有专门的指令来改变标志位TF的值,但程序员可用其它办法来改变其值。
    2. 中断允许标志IF(Interrupt-enable Flag)
      中断允许标志IF是用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不
      管该标志为何值,CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求,以及CPU
      内部产生的中断请求。具体规定如下:
      (1)、当IF=1时,CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求;
      (2)、当IF=0时,CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。
      CPU的指令系统中也有专门的指令来改变标志位IF的值。
    3. 方向标志DF(Direction Flag)

      方向标志DF用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。具体规定
      在第5.2.11节——字符串操作指令——中给出。在微机的指令系统中,还提供了专门的指令
      来改变标志位DF的值。

  • 32位标志寄存器增加的标志位
    1. I/O特权标志IOPL(I/O Privilege Level)
      I/O特权标志用两位二进制位来表示,也称为I/O特权级字段。该字段指定了要求执行I/O指
      令的特权级。如果当前的特权级别在数值上小于等于IOPL的值,那么,该I/O指令可执行,
      否则将发生一个保护异常。
    2. 嵌套任务标志NT(Nested Task)
      嵌套任务标志NT用来控制中断返回指令IRET的执行。具体规定如下:
      (1)、当NT=0,用堆栈中保存的值恢复EFLAGS、CS和EIP,执行常规的中断返回操作;
      (2)、当NT=1,通过任务转换实现中断返回
    3. 重启动标志RF(Restart Flag)
      重启动标志RF用来控制是否接受调试故障。规定:RF=0时,表示“接受”调试故障,
      否则拒绝之。在成功执行完一条指令后,处理机把RF置为0,当接受到一个非调试故障
      时,处理机就把它置为1。
    4. 虚拟8086方式标志VM(Virtual 8086 Mode)
      如果该标志的值为1,则表示处理机处于虚拟的8086方式下的工作状态,否则,处理机处于
      一般保护方式下的工作状态。

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