2寄存器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器管理00154課件(42頁(yè)P(yáng)PT)

1、 基本結(jié)構(gòu)寄存器通用數(shù)據(jù)寄存器SIESIESI、SI:數(shù)據(jù)段源變址指針寄存器BPEBPEBP、BP:堆棧段基址指針寄存器SPESPESP、SP:堆棧段棧頂指針寄存器DHDLDXEDXEDX、DX、DH、DL：間接I/O操作；雙字乘/除CXCHCLECXECX、CX、CH、CL：循環(huán)計(jì)數(shù)；重復(fù)串操作；可變移位、循環(huán)移位操作。EBX、BX、BH、BL:查表轉(zhuǎn)換；基地址。BXBHBLEBXEAX、AX、AH、AL：加減；BCD、ASCII調(diào)整；字節(jié)到字，字到雙字轉(zhuǎn)換；乘/除，串操作，I/O操作等。AXAHALEAXEDI、DI:數(shù)據(jù)段目的變址指針寄存器DIEDI1. 8086/8088CPU的功能結(jié)

2、構(gòu)第1頁(yè)，共42頁(yè)。8086的寄存器結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDIIPPSWCSDSSSESAXBXCXDX累加器基址計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器01507815015015附加數(shù)據(jù)段堆棧段數(shù)據(jù)段代碼段段寄存器指令指針狀態(tài)標(biāo)志控制寄存器堆棧指針基址指針 源變址目的變址指針寄存器變址寄存器通用寄存器第2頁(yè)，共42頁(yè)。1、通用寄存器通用寄存器包括： 數(shù)據(jù)寄存器、地址指針寄存器、變址寄存器。 數(shù)據(jù)寄存器包括: AX 、BX 、CX 、DX 。 地址指針寄存器包括: SP 、 BP 。 變址寄存器包括: SI 、 DI 。2、段寄存器 段寄存器包括: CS 、 SS 、 DS 、 ES 。

3、3、控制寄存器 控制寄存器包括：IP 、PSW。第3頁(yè)，共42頁(yè)。1、通用寄存器（1）數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX 作為通用寄存器。 用來(lái)暫存計(jì)算過(guò)程中所用到的操作數(shù)，結(jié)果或其它信息。 訪(fǎng)問(wèn)形式:可以用16位的訪(fǎng)問(wèn); 或者可以用字節(jié)（8位）形式訪(fǎng)問(wèn),它們的高8位記作 : AH 、 BH 、 CH 、 DH 。它們的低8位記作 : AL 、BL 、CL 、DL 。第4頁(yè)，共42頁(yè)。AX（Accumulator）作為累加器。 它是算術(shù)運(yùn)算的主要寄存器，所有I/O指令都使用這一寄存器與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)。例： IN AL , 20HOUT 30H , AXBXBase用作基址寄存器使用。 在計(jì)算內(nèi)

4、存儲(chǔ)器地址時(shí)，經(jīng)常用來(lái)存放基址。例：MOV AX, BX+03H第5頁(yè)，共42頁(yè)。CXCount可以作計(jì)數(shù)寄存器使用。 在循環(huán)LOOP指令和串處理指令中用作隱含計(jì)數(shù)器。例：MOV CX , 200HAGAIN:LOOP AGAIN ；（CX)-1(CX),結(jié)果0轉(zhuǎn)AGAINDXData可以作為數(shù)據(jù)寄存器使用。一般在雙字長(zhǎng)乘除法運(yùn)算時(shí)， 把DX和AX組合在一起存放一個(gè)雙字長(zhǎng)(32位)數(shù)，DX用來(lái)存放高16位; 對(duì)某些I/O操作DX可用來(lái)存放I/O的端口地址（口地址 256）。例：MUL BX ; (AX)(BX)(DX)(AX)例:IN AL , DX第6頁(yè)，共42頁(yè)。（2）地址指針與變址寄存器

5、： 段起始地址 SP、BP、SI、DI 四個(gè)16位寄存器。以字為單位在運(yùn)算過(guò)程中存放操作數(shù)，經(jīng)常用以在段內(nèi)尋址時(shí)提供偏移地址。 段內(nèi)偏移地址段地址 :只取段起始地址高16位值。偏移地址:指在段內(nèi)某內(nèi)存單元物理地址相對(duì)段起始地址的偏移值。 高16位值 0000B第7頁(yè)，共42頁(yè)。地址指針寄存器(SP 、 BP ) SP（stack pointer）堆棧指針寄存器 用來(lái)指示棧頂?shù)钠频刂? 必須與SS段寄存器聯(lián)合使用確定實(shí)際地址。 堆棧和指針如下頁(yè)圖所示。 BP（base pointer）基址指針寄存器 可以與SS寄存器聯(lián)合使用來(lái)確定堆棧段中某一存儲(chǔ)器單元地址。第8頁(yè)，共42頁(yè)。 變址寄存器(SI

6、 、 DI)SISource Index Register 源變址寄存器。DIDestination Index 目的變址寄存器。使用場(chǎng)合：常用于變址尋址。 一般與DS聯(lián)用，用來(lái)確定數(shù)據(jù)段中某一存儲(chǔ)單元的地址， SI , DI具有自動(dòng)增量和自動(dòng)減量功能.例：MOV AX, SI第9頁(yè)，共42頁(yè)。在串處理指令中，SI、DI作為隱含的源變址和目的變址寄 存器分別達(dá)到在數(shù)據(jù)段和附加段中尋址的目的。 執(zhí)行示意圖如右圖。例：MOV SI , 2000HMOV DI , 3000HMOV CX, 100HCLD.MOVSB. 串處理指令執(zhí)行示意圖第10頁(yè)，共42頁(yè)。2、段寄存器段寄存器: 4個(gè)16位段寄存

7、器CS、DS、SS、ES。用來(lái)識(shí)別當(dāng)前可尋址的四個(gè)段，不可互換的使用。CSCode Segment Register 代碼段寄存器 用來(lái)識(shí)別當(dāng)前代碼段（程序一般放在代碼段）。DSData Segment Register數(shù)據(jù)段寄存器 用來(lái)識(shí)別當(dāng)前數(shù)據(jù)段寄存器。SSStack Segment Register堆棧段寄存器， 用來(lái)識(shí)別當(dāng)前堆棧段。ESExtra Segment Register附加段寄存器， 用來(lái)識(shí)別當(dāng)前附加段。第11頁(yè)，共42頁(yè)。3、控制寄存器控制寄存器：IP 、 PSWIPInstruction Pointer指令指針寄存器 用來(lái)存儲(chǔ)代碼段中的偏移地址; 程序運(yùn)行過(guò)程中IP始終

8、指向下一次要取出的指令偏移地址。IP要與CS寄存器相配合才能形成真正的物理地址。FLAGS程序狀態(tài)字寄存器， 16位寄存器。 由條件碼標(biāo)志FLAG、控制標(biāo)志構(gòu)成。只用了其中9位, 6位條件標(biāo)志, 3位控制標(biāo)志。第12頁(yè)，共42頁(yè)。標(biāo)志寄存器-分類(lèi)狀態(tài)標(biāo)志用來(lái)記錄程序運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)信息，許多指令的執(zhí)行都將相應(yīng)地設(shè)置它CF ZF SF PF OF AF控制標(biāo)志可由程序根據(jù)需要用指令設(shè)置，用于控制處理器執(zhí)行指令的方式DF IF TFOF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0標(biāo)志寄存器FLAGS第13頁(yè)，共42頁(yè)。進(jìn)位標(biāo)志CF（Carry Flag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效

9、位有進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志置1，即CF1； 否則CF03AH + 7CHB6H，沒(méi)有進(jìn)位：CF = 0AAH + 7CH（1）26H，有進(jìn)位：CF = 1第14頁(yè)，共42頁(yè)。零標(biāo)志ZF（Zero Flag）若運(yùn)算結(jié)果為0，則ZF1；否則ZF03AH7CHB6H，結(jié)果不是零：ZF084H7CH（1）00H，結(jié)果是零：ZF1 注意：ZF為1表示的結(jié)果是0第15頁(yè)，共42頁(yè)。符號(hào)標(biāo)志SF（Sign Flag）運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF1； 否則SF03AH7CHB6H，最高位D71：SF184H7CH（1）00H，最高位D70：SF0 有符號(hào)數(shù)據(jù)用最高有效位表示數(shù)據(jù)的符號(hào)所以，最高有

10、效位就是符號(hào)標(biāo)志的狀態(tài)第16頁(yè)，共42頁(yè)。奇偶標(biāo)志PF（Parity Flag）當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為零或偶數(shù)時(shí)，PF1；否則PF03AH7CHB6H10110110B結(jié)果中有5個(gè)“1”，是奇數(shù)：PF0 PF標(biāo)志僅反映最低8位中“1”的個(gè)數(shù)是偶或奇，即使是進(jìn)行16位字操作第17頁(yè)，共42頁(yè)。溢出標(biāo)志OF（Overflow Flag）若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果有溢出，則OF1； 否則 OF03AH + 7CHB6H，產(chǎn)生溢出：OF1AAH + 7CH（1）26H，沒(méi)有溢出：OF0？第18頁(yè)，共42頁(yè)。什么是溢出處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)8位表達(dá)的整數(shù)范圍是：127 12816位表達(dá)的范圍是：

11、32767 32768如果運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，就產(chǎn)生了溢出有溢出，說(shuō)明有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果不正確3AH7CHB6H，就是58124182，已經(jīng)超出128127范圍，產(chǎn)生溢出，故OF1；補(bǔ)碼B6H表達(dá)真值是74，顯然運(yùn)算結(jié)果也不正確 B6H10110110B，最高位為1，作為有符號(hào)數(shù)是負(fù)數(shù) 對(duì)B6H求反加1等于：01001001B101001010B4AH74 所以，B6H表達(dá)有符號(hào)數(shù)的真值為74第19頁(yè)，共42頁(yè)。溢出和進(jìn)位的區(qū)別溢出標(biāo)志OF和進(jìn)位標(biāo)志CF是兩個(gè)意義不同的標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志表示無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出范圍，運(yùn)算結(jié)果仍然正確溢出標(biāo)志表示有符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出范圍，運(yùn)算結(jié)果已經(jīng)不正確？

12、第20頁(yè)，共42頁(yè)。溢出和進(jìn)位的對(duì)比例1：3AH7CHB6H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算：58124182范圍內(nèi)，無(wú)進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58124182范圍外，有溢出例2：AAH7CH（1）26H無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算：170124294范圍外，有進(jìn)位有符號(hào)數(shù)運(yùn)算：8612428范圍內(nèi)，無(wú)溢出第21頁(yè)，共42頁(yè)。溢出和進(jìn)位的應(yīng)用場(chǎng)合處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)位標(biāo)志CF；同時(shí)，根據(jù)是否超出有符號(hào)數(shù)的范圍設(shè)置溢出標(biāo)志OF應(yīng)該利用哪個(gè)標(biāo)志，則由程序員來(lái)決定。也就是說(shuō)，如果將參加運(yùn)算的操作數(shù)認(rèn)為是無(wú)符號(hào)數(shù)，就應(yīng)該關(guān)心進(jìn)位；認(rèn)為是有符號(hào)數(shù)，則要注意是否溢出第22頁(yè)，共42頁(yè)。溢出的判斷判斷運(yùn)

13、算結(jié)果是否溢出有一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則：只有當(dāng)兩個(gè)相同符號(hào)數(shù)相加（包括不同符號(hào)數(shù)相減），而運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)與原數(shù)據(jù)符號(hào)相反時(shí)，產(chǎn)生溢出；因?yàn)?，此時(shí)的運(yùn)算結(jié)果顯然不正確其他情況下，則不會(huì)產(chǎn)生溢出例1：3AH7CHB6H溢出例2：AAH7CH無(wú)溢出例3：3AH7CH無(wú)溢出例4：AAH7CH2DH溢出第23頁(yè)，共42頁(yè)。輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（Auxiliary Carry Flag）3AH7CHB6H，D3有進(jìn)位：AF1運(yùn)算時(shí)D3位（低半字節(jié)）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF1；否則AF0這個(gè)標(biāo)志主要由處理器內(nèi)部使用，用于十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算調(diào)整指令中，用戶(hù)一般不必關(guān)心第24頁(yè)，共42頁(yè)。方向標(biāo)志DF（Direction Flag

14、）用于串操作指令中，控制地址的變化方向：設(shè)置DF0，存儲(chǔ)器地址自動(dòng)增加；設(shè)置DF1，存儲(chǔ)器地址自動(dòng)減少CLD指令復(fù)位方向標(biāo)志：DF0STD指令置位方向標(biāo)志：DF1第25頁(yè)，共42頁(yè)。中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enable Flag）控制可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)：設(shè)置IF1，則允許中斷；設(shè)置IF0，則禁止中斷CLI指令復(fù)位中斷標(biāo)志：IF0STI指令置位中斷標(biāo)志：IF1第26頁(yè)，共42頁(yè)。陷阱標(biāo)志TF（Trap Flag）用于控制處理器進(jìn)入單步操作方式：設(shè)置TF0，處理器正常工作；設(shè)置TF1，處理器單步執(zhí)行指令單步執(zhí)行指令處理器在每條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)編號(hào)為1的內(nèi)部中斷這

15、種內(nèi)部中斷稱(chēng)為單步中斷所以TF也稱(chēng)為單步標(biāo)志利用單步中斷可對(duì)程序進(jìn)行逐條指令的調(diào)試這種逐條指令調(diào)試程序的方法就是單步調(diào)試第27頁(yè)，共42頁(yè)。存貯器的物理地址以字節(jié)為最小基本存儲(chǔ)單元的順序編址。 （220=1024K=1MB空間）從00000H到0FFFFFH個(gè)單元的20位絕對(duì)地址。2AH？HBFH00000H00003H00002H00001HFFFFDHFFFFFHFFFFEH存貯器數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 1.字節(jié)數(shù)據(jù)8位，對(duì)應(yīng)每一地址存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)2 8086/8088存儲(chǔ)器組織及其尋址 2.字?jǐn)?shù)據(jù)16位 ，連續(xù)2個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)字高8位字節(jié)對(duì)應(yīng)高位地址， 低8位字節(jié)對(duì)應(yīng)低位地址字的地址：為低8位字節(jié)的

16、地址規(guī)則字：偶地址字；非規(guī)則字：奇地址字 3.雙字?jǐn)?shù)據(jù)32位，類(lèi)同字的存儲(chǔ)第28頁(yè)，共42頁(yè)。存儲(chǔ)器地址分段：8086有20條地址總線(xiàn)，直接尋址能力為220=1M字節(jié)。用16進(jìn)制數(shù)表示1M字節(jié)的地址范圍應(yīng)為00000HFFFFFH。（1）、 8086內(nèi)部20位物理地址形成（2）、邏輯地址與物理地址第29頁(yè)，共42頁(yè)。 （1）、8086內(nèi)部20位物理地址形成 存儲(chǔ)器地址分段 8086地址總線(xiàn)是20位的，CPU中的寄存器是16位的，20位地址無(wú)法用16位寄存器表示，必須分段。程序員在編制程序時(shí)把存儲(chǔ)器劃分成段。段內(nèi)地址16位,每個(gè)段的大小最大可達(dá)64KB；實(shí)際可以根據(jù)需要來(lái)確定段大小，可以是1，1

17、00，1000，在64K范圍內(nèi)的任意字節(jié)數(shù)。第30頁(yè)，共42頁(yè)。 小段的概念從0地址開(kāi)始每16字節(jié)為一小段，對(duì)于16位地址總線(xiàn)，段內(nèi)存儲(chǔ)器小段地址如下：如： 0000H，0001H，0002H，000EH，000FH一個(gè)小段 0010H，0011H，0012H，001EH，001FH 0020H，0021H，0022H，002EH，002FH FFF0H, FFF1H, FFF2H, , FFFEH, FFFFH 其中：第一列就是每個(gè)小段的首地址。第31頁(yè)，共42頁(yè)。每個(gè)小段首地址特征：在16進(jìn)制表示的地址中，最低位為0H （即20位地址的低4位為0000B）。在1M字節(jié)的地址空間，共有64K

18、個(gè)小段其首地址為：0000 0H0001 0H4123 0H4124 0HFFFE 0HFFFF 0H第32頁(yè)，共42頁(yè)。 20位物理地址形成 物理地址： 在1M字節(jié)存儲(chǔ)器里，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)唯一的20位地址作為該存儲(chǔ)單元的物理地址。CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，必須先確定所要訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)單元的物理地址才能取出（或存入）該單元中的內(nèi)容。 20位物理地址形成：由16位段地址和16位偏移地址組成。段地址:只取段起始地址高16位值。偏移地址:指在段內(nèi)某內(nèi)存單元物理地址相對(duì)段起始地址的偏移值。第33頁(yè)，共42頁(yè)。物理地址計(jì)算方法：即把段地址左移4位再加上偏移地址值形成物理地址，寫(xiě)成： 物理地址= 16d段地址

19、+偏移地址。 * 每個(gè)存儲(chǔ)單元只有唯一的物理地址。 但可由不同的段地址和不同的偏移地址組成。第34頁(yè)，共42頁(yè)。（2）、邏輯地址與物理地址 邏輯地址與物理地址概念邏輯地址與物理地址概念如下頁(yè)圖所示。邏輯地址：由段基址和段內(nèi)偏移地址組成的地址， 段基址和段內(nèi)偏移地址都是16位的無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)， 在程序設(shè)計(jì)時(shí)使用。物理地址：存儲(chǔ)器的絕對(duì)地址（20位的實(shí)際地址）， 范圍從00000HFFFFFH , 是由CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)由地址總線(xiàn)發(fā)出的地址。存儲(chǔ)器管理：將程序中邏輯地址轉(zhuǎn)移為物理地址的機(jī)構(gòu)。第35頁(yè)，共42頁(yè)。 物理地址的形成.20000H25F60H25F61H25F62H25F63H2000H段基址段內(nèi)偏移地址5F62H邏輯地址與物理地址段基址0 0 0 03 2 1 015 0偏移地址基址加法器物理地址015019邏輯地址：2000：5F62H第36頁(yè)，共42頁(yè)。邏輯地址來(lái)源(ES) 16d+(DI)DI無(wú)ES目標(biāo)字符串(DS) 16d+(SI)SICS,ES,SSDS源字符串(DS )16d+EA有效地址EACS,ES,SSDS存取變量(SS) 16d+EA有效地址EACS,DS,ESSSBP間址(SS) 16d+(SP)SP無(wú)SS堆棧操作(CS