课程复习笔记

由于课程限制，所学都是16位8086处理器（IA-32实地址模式）的相关知识。

IA-32处理器架构

数据类型

• 整型数据分为有符号和无符号，其中有符号数全部以补码表示。补码和原码之间转换方法为：取反加一。

  名称	位数	无符号数范围	有符号数范围
  BYTE(DB)	8	0~255(2^8-1)	-128~+127
  WORD(DW)	16	0~65535（2^16-1）	-32768~+32767

• 浮点数：遵从IEEE754标准，由于课程限制省略了

• 二进制与十进制的转换问题

  • 如果是负数，需要先将补码转换为原码，再对无符号部分进行转换。

• 指针类型

  • 近指针：16位段内偏移（有效地址）
  • 远指针：16位段地址+16位段内偏移

• 字符（ASCII码）重要的如下：

  • CR - 0DH; LF - 0AH; 0 - 30H; A - 41H; a - 61H

工作模式

• 实地址模式 相当于一个8086，16位的处理器。系统启动后首先进入的模式，没啥限制。学习的主要模式。
• 保护模式 拥有执行特权级别的模式，能够限制核心指令的执行，在实地址模式后进入的模式
• 虚拟8086模式 在保护模式下，隔离出多个执行环境，运行多个实地址模式下的程序。
• 系统管理模式 管理系统的模式，比如管理电源、外围设备等
• IA-32e模式，32位兼容模式或64位模式

实地址模式（8086）特性

• 最大存储(内存)空间：1MB，按字节BYTE编址。1MB存储被分为若干段，每段常为64KB大小。

• 大端/小端存储

  • 小端存储：数据的低字节存放在低地址，例如一个WORD 1234H存放在首地址100H，存储为(100H)=34H, (101H)=12H，8086采用此种存储；
  • 大端正好相反；

• 逻辑存储地址和物理存储地址

  • 逻辑存储地址：段基址+段内偏移地址。

  • 物理存储地址：数据在内存空间中的线性地址。

  • 转换：逻辑存储地址的段地址左移4位，加上偏移地址，就得到了物理存储地址。

    如段地址6417H，偏移0100H，物理地址为：$6417H\times10H+0100H=64270H$

• 边缘对齐

  • 数据占N个BYTE，其存放的起始地址就是N的倍数，这样便于CPU取值。
  • 简单地说就是WORD类型的起始BYTE存放在偶数位，DWORD类型存放在4的倍数位。

8086寄存器

• 默认都是16位
• 通用寄存器
  • AX, BX, CX, DX可以拆分为高低8位；BP, SI, DI, SP不能拆分；
  • AX：作为端口访问指令的数据存放寄存器；INT命令的操作数。
  • DX：作为端口访问指令的地址存放寄存器
  • SP：堆栈指针寄存器，和栈操作指令相关。栈从高地址向低地址生长，即PUSH会造成SP减。
  • 可作基址BASE：BX, BP
  • 可做变址INDEX：SI, DI
  • DX+AX：乘除法扩位表示32位
• 段寄存器
  • 代码段CS，数据段DS，堆栈段SS，附加数据段ES；前3个是默认情况下的段地址。
• 指令指针寄存器IP，只想下一条指令的偏移量
• FLAG寄存器
  • 运算状态
    • OF：溢出标志，有符号数的算数运算超出有效范围置1；判断：两相同符号的数字相加符号改变。
    • SF：符号标志，若有符号数的运算结果为负数；
    • ZF：零标识符，若运算结果为0；
    • AF：辅助进位，若BCD码运算时低4位向上进位或借位；
    • PF：奇偶标志，若运算结果低8位有偶数个1；
    • CF：进位标志，若无符号数向最高位进位或借位；
  • 控制标志
    • DF：串操作方向
    • IF：中断允许，若CPU可以响应中断请求。STI使IF=1；CLI使IF=0；

寻址方式

• 立即寻址

  MOV AX,1234H; (AX)=1234H
  

• 寄存器寻址

  MOV AL,CL;(AL)=(CL)
  

• 存储器寻址

  将数据放在存储器中，通过有效地址(EA)访问，其公式为$EA=基址+变址+位移$；基址必须由基址寄存器提供，变址必须由变址寄存器提供；EA作为偏移地址，结合段寄存器作为逻辑地址就可以访问存储器了，具体方法见此。

  • 直接寻址

    MOV AX, [1234H]; EA=1234H
    

  • 寄存器间接寻址

    MOV BL, [AX]; EA=(AX)
    MOV BL, ES:[AX]; EA相同，但是使用ES作为段寄存器
    

  • 基址寻址

    MOV BL, [BP+10H]; EA=(BP)+10H 
    MOV BL, 10H[BP];和上面一样
    

  • 变址寻址

    MOV AX, [SI+10H]; EA=(SI)+10H
    

  • 基址变址寻址

    MOV AX, [BP][SI+10H]; EA=(BP)+(SI)+10H
    

• 端口寻址

  通过端口访问外设的寻址方式，AL/AX存数据，DX存地址

  MOV DX, 3FCH
  MOV AL, 60H
  OUT AL, DX
  

• 跳转寻址

  • 跳转分为SHROT8位, NEAR在同一段内, FAR在另一段内三种类型，可以不指定（不写），编译器会自己分辨；指令存储为4BYTE，其中低2BYTE为IP，高2BYTE为CS。

  • 段内直接寻址

    PROG: ADD AL, 05H
    JMP SHORT PROG ; 跳转到PROG
    

  • 段内间接寻址

    JMP BX ; 跳转到(BX)
    

  • 段间间接寻址

    JMP FAR PTR [SI+0126H] ; EA=(SI)+0126H，取4BYTE