8086汇编——Introduction（8086内部寄存器，段寄存器，存储器分段）

8086汇编——Introduction

一、8086CPU的三种工作模式

实模式：只有低20位地址线起作用，仅能寻址第一个1MB的内存空间。MS DOS运行于该模式下。
保护模式：在该模式下，机器可提供虚拟存储的管理和多任务的管理机制。Windows 9x/NT/2000运行与该模式下。
虚拟8086模式：同时模拟多个8086处理器的工作。

二、8086微机系统的组成

对于汇编程序而言，我们需要关心CPU中的寄存器、存储器地址、端口（I/O地址）。

【内存单元的两个元素】： 地址（编号）和值（内容）。

【字节、字、双字】
多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元。低位字节存入低地址，高位字节存入高地址。

字节：8086的内存以字节编址，每个内存单元有唯一的地址（物理地址），可以存放一个字节。
字：一个字占据两个连续的字节。
双字：双字占据两个连续的字。

以低地址表示多字节数据存储的位置。

【数据的地址对齐】
字单元安排在偶地址（xxx0B），双字单元安排在模4地址（xx00B）等。

对于非对齐地址的数据，处理器访问时需要多次访问存储器，这样做花费时间较多。

【总线】
8086的系统总线有3种：

数据总线
地址总线：8086CPU外部一共有20条地址总线，但在CPU内部一次只能传送16位地址。
控制总线

【I/O】
I/O地址叫做端口，通常采用十六进制数来表达端口：

8086的I/O端口为16位，可支持64k个8位端口；
I/O地址范围为：0000H ~ FFFFH

【8086的功能结构】

总线接口单元BIU：主要负责读取指令和操作数。
执行单元EU：主要负责指令译码和执行。

三、汇编语言程序、汇编程序、连接程序、调试程序

汇编程序：汇编程序将汇编语言源程序翻译（或称作“汇编”）成机器代码目标模块。
.ASM -> .OBJ

注意区分汇编程序与汇编语言源程序。

连接程序：连接程序将汇编后的目标模块转换为可执行程序。

调试程序：调试程序以便排错、分析等。

四、寄存器组

执行单元EU有8个通用寄存器。其中包含1个指令指针寄存器，1个标志寄存器，4个段寄存器。

【16位通用寄存器】
AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP
其中AX、BX、CX、DX可以分作高8位和低8位的两个独立寄存器。如：AH和AL。我们对其中8位的操作，并不影响另外对应的8位数据。

1、数据寄存器ax、bx、cx、dx
数据寄存器用来存放计算的结果和操作数，也可以存放地址。
每个寄存器又有它们各自的专用目的。

AX——累加器，使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等；
BX——基址寄存器，常用做存放存储器地址；
CX——计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计数器；
DX——数据寄存器，常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址。

2、变址寄存器si、di
变址寄存器常用于存储器寻址时提供地址

SI是源变址寄存器
DI是目的变址寄存器
串操作类指令中，SI和DI具有特别的功能

3、指针寄存器sp、bp
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据

SP为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址。
SP不能再用于其他目的，具有专用目的。SP始终指向栈顶。
BP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址。

SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址

4、堆栈
8086中堆栈通常有处理器自动维持，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器SP共同指示。

5、指令指针寄存器IP
指示代码段中指令的偏移地址。与代码段寄存器CS连用（CS:IP）。

6、标志寄存器
标志（flag）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。

16位的标志寄存器——程序状态字PSW寄存器。

状态标志（6个）——用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它。
CF ZF SF PF OF AF

控制标志（3个）——可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式。
DF IF TF

进位标志CF（Carry Flag）：当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，CF=1，or CF=0；
零标志位ZF（Zero Flag）：若运算结果为0时，ZF=1，or ZF=0；
符号标志位SF（Sign Flag）：运算结果最高位为1，则SF=1，or SF=0。
有符号数据用最高有效位表示数据的符号。所以，最高有效位就是符号标志的状态
奇偶标志位PF（Parity Flag）：当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF=1；or PF=0。
PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是偶或奇，即使是进行16位字操作。

5.溢出标志OF（Overflow Flag）：若算术结果有溢出，OF=1，or OF=0；【什么是溢出？溢出判断】

6.辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）：运算时D₃位（低半字节）有进位或借位时，AF=1，or AF=0。这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心。

7.方向标志DF（Direction Flag）：用于串操作指令中，控制地址的变化方向：

设置DF=0，存储器地址自动增加；
设置DF=1，存储器地址自动减少。
CLD指令复位方向标志：DF=0；
STD指令置位方向标志：DF=1。

8.中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag）：用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应：

设置IF=1，允许中断；
设置IF=0，禁止中断。
CLI指令复位中断标志：IF=0;
STI指令置位中断标志：IF=1。

9.陷阱标志TF（Trap Flag）：用于控制处理器进入单步操作模式：

设置TF=0，处理器正常工作；
设置TF=1，处理器单步执行指令。
单步执行指令——处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1的内部中断。这种内部中断称为单步中断。所以TF也称为单步标志。

7、段寄存器
段地址——段的起始地址的高16位地址。段内再由16位二进制数来寻址。
偏移地址——段内存储单元到段首地址的字节的距离。
物理地址——用20位二进制数表示。地址范围为00000H ~ FFFFFH。物理地址唯一标识一个存储单元。
逻辑地址——段地址:偏移地址，逻辑地址不唯一。
物理地址=段地址x16+偏移地址

8086有4个16位的段寄存器。

代码段CS（Code Segment）：指明代码段的起始地址。
代码段用来存放程序的指令序列。指令指针寄存器IP指示下一条指令的偏移地址。处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令。
堆栈段SS（Stack Segment）：指明堆栈段的起始地址。
堆栈段确定堆栈所在的主存区域。堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址。处理器利用SS:SP操作堆栈栈顶的数据。
数据段DS（Data Segment）：指明数据段的起始地址。
数据段存放运行程序所用的数据。各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址。处理器利用DS:EA存取数据段中的数据。
附加段ES（Extra Segment）：指明附加段的起始地址。
附加段是附加的数据段，也用于数据的保存。各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址。处理器利用ES:EA存取附加段中的数据。
串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域。

【关于分段】

8086对逻辑段的要求：

段地址低4位均为0
每段最大不超过64KB（2¹⁶ B），但并不要求必须为64KB
各段之间可以独立，也可以有重叠

如何分配各个逻辑段

程序的指令序列必须安排在代码段。
程序使用的堆栈一定在堆栈段。
程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段。
数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中。

8、段超越前缀指令
没有指明时，一般的数据访问在DS段；使用BP访问主存，则在SS段
默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令；8086指令系统中有4个，用于明确指定数据所在的逻辑段：
CS: ；代码段超越，使用代码段的数据
SS: ；堆栈段超越，使用堆栈段的数据
DS: ；数据段超越，使用数据段的数据
ES: ；附加段超越，使用附加段的数据

【段超越示例】

【不允许使用段超越的情况】

串处理指令的目的串必须用ES段；
PUSH指令的目的和POP指令的源必须用SS段；
指令必须存放在CS段。

【段寄存器的使用规定】

【补充】

【什么是溢出】
处理器内部以补码表示有符号数。8位表达的整数范围是：＋127～－12816位表达的范围是：＋32767～－32768。如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出。有溢出，说明有符号数的运算结果不正确。

【溢出和进位】
溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志。
进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确；
溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确。

【如何运用溢出和进位】

处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF。
应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出。

【溢出判断】
判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：

只有当两个相同符号数相加（包括不同符号数相减），而运算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确。
其他情况下，则不会产生溢出。