16位汇编第二讲----8086的寄存器（2016.12.01）

0x00 8086的内部结构图

8086的内部机构图很重要

0x01 8086寄存器组介绍

8086寄存器总共有14个寄存器，总体如下:

• 8个通用寄存器
• 1个指令指针寄存器
• 1个标志寄存器
• 4个段寄存器

0x02 8086通用寄存器介绍

8086的16位通用寄存器有分为数据寄存器、变址寄存器、指针寄存器。

• 数据寄存器
  作用:数据寄存器用来存放计算的结果和操作数，也可以用存放地址。

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。

• 变址寄存器
  作用:变址寄存器常用于存储器寻址时提供地址，串操作类指令中，SI和DI具有特别的功能。

SI是源变址寄存器(Source)
DI是目的变址寄存器(Destination)

• 指针寄存器
  作用:指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据

SP-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。
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

0x03 8086指令指针IP

作用:指示代码段中指令的偏移地址,它与代码段寄存器CS联用，确定下一条指令的物理地址。

注意:IP寄存器不能够直接辅助改变

0x04 标志寄存器

作用: 标志（Flag）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式,8086处理器的各种标志形成了一个16位的标志寄存器FLAGS（程序状态字PSW寄存器）

描述:标志寄存器FLAGS只有9位可用，其中6位为状态标志，3位控制标志。

• 状态标志
  作用: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
  作用: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

0x05 标志寄存器各位实验

• 首先先来介绍以下debug中各标志位的意义

OF(ov/nv)：Over  溢出 标志位           溢出               OV（overflow溢出）                NV（no overflow未溢出）DF(dn/up)：Direction    方向 标志位          方向                     DN（Down减少）                    UP（UP增加）IF(ei/di)：Enable  允许中断 标志位            中断                    EI（enable interrupt许可）     DI（disable interrupt 禁止）SF(ng/pl)：Symbol 符号 标志位                 符号位                 NG（negative）负                     PL（plus 正）ZF(zr/nz)：Zero  零   标志位                      零位                    ZF（zero等于零）                      NZ（no  zero不等于零）AF(ac/na)：Auxiliary  辅助进位 标志位       辅助进位            AC（assistant carry进位）          NA（no assistant carry 无进位）PF(pe/po)：Parity  奇偶 标志位                奇偶标志              PE（parity even偶）                 PO（parity odd奇）CF(cy/nc)：Carry  进位 标志位                进位                    CY（carry Yes进位）                  NC（No carry无进位）TF ( Trap Flag ) 追踪标志:             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。

• 进位标志CF（Carry Flag)
  作用:当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF = 1；否则CF = 0。

Debug中进行实验，计算FF00+4400的和，注意这里的两个数都是无符号数：

可以看到Debug中最后一位由NC变为了CY，表示了计算结果进位。

• 零标志ZF（Zero Flag）
  作用:若运算结果为0，则ZF = 1；否则ZF = 0

Debug中进行实验，计算AX寄存器自身减去自身的结果

可以看到Debug中的ZF标志位由NC变为ZR，表示指令计算结果为0.

• 符号标志SF（Sign Flag)
  作用:运算结果二进制最高位为1，则SF = 1；否则SF = 0.
  Debug中进行实验，计算4000+4000的结果

由于计算结果为8000，二进制最高位为1，则SF标志位由PL变为NG

• 奇偶标志PF（Parity Flag）
  作用:当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF = 1；否则PF = 0

Debug中进行实验，计算3A+7A的值。

由于3AH+7AH=B4H=10110100B，二进制中总共有4个1，所以为偶数个1，奇偶标志位PF由PO变为PE

• 溢出标志OF（Overflow Flag）
  作用:若算术运算的结果有溢出，则OF＝1；否则 OF＝0

Debug中进行实验，计算4000+4000的值，注意这里的两个4000表示有符号数。

由于计算结果最高位为1，计算结果为负数明显是错误的结果，产生溢出，OF标志位由NV变为OV

• 辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
  作用:运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF = 1；否则AF = 0。

Debug中进行实验，计算3A+7C的值

由于低半字节存在进位，所以AF标志位由NA变为了AC

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• 方向标志DF（Direction Flag）
  作用: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。

Debug中进行实验，输入指令CLD（复位指令），输入STD(置位指令)

可以观察出CLD将DF标志位置为UP，而STD将DF标志位置为DN。

• 中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag）
  作用: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，则允许中断；
  设置IF＝0，则禁止中断。

Debug中进行实验，输入指令CLI（中断复位指令），输入STI（中断置位指令）

可以观察出CLI将IF标志位置为DI，而STI将ID标志位置为EI。

• 陷阱标志TF（Trap Flag）
  作用:用于控制处理器进入单步操作方式：
  设置TF＝0，处理器正常工作；
  设置TF＝1，处理器单步执行指令。

由于Debug中没有这一位，所以我们在OD中进行实验:在OD中随便拖入一个程序修改汇编代码然后单步执行，
输入以下汇编代码

PUSHF POP AXOR AX, 0100HPUSH AXPOPF

单步执行以上代码，尽可以看到TF的值被置为了1.

0x06 进位和溢出的区别

进位和溢出是两个比较容易混淆得概念
这里做出解释:

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。

注意:计算机只会不会区别一个数是否是有符号数还是无符号数，这是由程序员来决定的

例子:
例1：3AH + 7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182
范围内，无进位
有符号数运算： 58＋124＝182
范围外，有溢出

例2：AAH + 7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294
范围外，有进位
有符号数运算： －86＋124＝28
范围内，无溢出

• 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。