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  • 浏览:50 2019-01-08 18:48 来自 匿名小猿

    计算机的硬件资源是用汇编语言编程所必须要了解的重要内容,因为汇编语言允许、也需要程序员直接使用这些硬件资源,只有这样才能编写出高效的目标代码。

    在汇编语言中,需要访问的硬件资源主要有:CPU内部资源、存储器和I/O端口。本章将着重讲解CPU内部寄存器的命名、功能及其常见的用途,还要介绍存储器的分段管理模式、存储单元地址的表示法以及其物理地址的形成方式。

    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

    32CPU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216位的段寄存器:FSGS

    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、FSGS)

    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

     

    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。

     通用寄存器的主要用途

    寄存器的分类 寄存器

    主 要 用 途

    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

     

    专用寄存器的作用

    16CPU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

     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。

    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。

     

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