寄存器组

2.1 寄存器组

寄存器是CPU内部重要的数据存储资源，是汇编程序员能直接使用的硬件资源之一。由于寄存器的存取速度比内存快，所以，在用汇编语言编写程序时，要尽可能充分利用寄存器的存储功能。

寄存器一般用来保存程序的中间结果，为随后的指令快速提供操作数，从而避免把中间结果存入内存，再读取内存的操作。在高级语言(如：C/C++语言)中，也有定义变量为寄存器类型的，这就是提高寄存器利用率的一种可行的方法。

另外，由于寄存器的个数和容量都有限，不可能把所有中间结果都存储在寄存器中，所以，要对寄存器进行适当的调度。根据指令的要求，如何安排适当的寄存器，避免操作数过多的传送操作是一项细致而又周密的工作。有关“寄存器的分配策略”在后续课程《编译原理》中会有详细的介绍。

由于16位/32位CPU是微机CPU的两个重要代表，所以，在此只介绍它们内部寄存器的名称及其主要功能。

2.1.1 寄存器组

1、 16位寄存器组

16位CPU所含有的寄存器有(见图2.1中16位寄存器部分)：

4个数据寄存器(AX、BX、CX和DX)

2个变址和指针寄存器(SI和DI) 2个指针寄存器(SP和BP)

4个段寄存器(ES、CS、SS和DS)

1个指令指针寄存器(IP) 1个标志寄存器(Flags)

2、 32位寄存器组

32位CPU除了包含了先前CPU的所有寄存器，并把通用寄存器、指令指针和标志寄存器从16位扩充成32位之外，还增加了2个16位的段寄存器：FS和GS。

32位CPU所含有的寄存器有(见图2.1中的寄存器)：

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)

图2.1 CPU寄存器组的示意图

 

2.1.2、通用寄存器的作用

通用寄存器可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。除此之外，它们还各自具有一些特殊功能。汇编语言程序员必须熟悉每个寄存器的一般用途和特殊用途，只有这样，才能在程序中做到正确、合理地使用它们。

表2.1 通用寄存器的主要用途

寄存器的分类 寄存器

主　要　用　途

通

用

寄

存

器

数据

　

寄存器

AX

乘、除运算，字的输入输出，中间结果的缓存

AL

字节的乘、除运算，字节的输入输出，十进制算术运算

AH

字节的乘、除运算，存放中断的功能号

BX

存储器指针

CX

串操作、循环控制的计数器

CL

移位操作的计数器

DX

字的乘、除运算，间接的输入输出

变址
寄存器 SI

存储器指针、串指令中的源操作数指针

DI

存储器指针、串指令中的目的操作数指针

变址
寄存器 BP

存储器指针、存取堆栈的指针

SP

堆栈的栈顶指针

指令指针

IP/EIP   标志位寄存器 Flag/EFlag   32位

CPU的

段寄存器

16位CPU的

段寄存器

ES  附加段寄存器 CS  代码段寄存器 SS  堆栈段寄存器 DS  数据段寄存器 新增加的
段寄存器 FS  附加段寄存器 GS  附加段寄存器

更详细的内容请点击：通用寄存器功能的说明。

2.1.3、专用寄存器的作用

16位CPU内部有一个16位的标志寄存器，它包含9个标志位。这些标志位主要用来反映处理器的状态和运算结果的某些特征。各标志位在标志寄存器内的分布如图2.2所示。

 

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

        OF DF IF TF SF ZF 　 AF 　 PF 　 CF

31 … 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

… … VM RF   NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 　 AF   PF   CF

图2.2 16位/32位标志寄存器的示意图

上面9个标志位可分为二组：运算结果标志位(有背景色的标志位)和状态控制标志位。前者受算术运算和逻辑运算结果的影响，后者受一些控制指令执行的影响。

更详细的内容请点击：标志位的说明。

有些指令的执行会改变标志位(如：算术运算指令等)，不同的指令会影响不同的标志位，有些指令的执行不改变任何标志位(如：MOV指令等)，有些指令的执行会受标志位的影响(如：条件转移指令等)，也有指令的执行不受其影响。

程序员要想熟练运用这些标志位，就必须掌握每个标志位的含义、每条指令的执行条件和执行结果对标志位的作用。

注意：虽然知道每个标志位在标志寄存器内的具体位置是有好处的，但通常情况下，没有这个必要。在使用第5.2.9节中的“条件转移指令”时，系统会自动引用相应标志位的值来决定是否需要“转移”的，所以，不必过分强调标志位在标志寄存器内的具体位置。