汇编（三）

8086的寻址方式

• CPU访问内存单元时，要给出内存单元的地址，所有的内存单元都有唯一的地址，叫做物理地址
• 8086有20根地址总线，可以传送20位的地址，具有1M（2^20）的寻址能力
• 但是同时，8086又是16位结构的CPU，它内部能够一次性处理、传输、暂存的地址为16位。如果将地址从内部简单地发出，那么它只能送出16位的地址，表现出来的寻址能力，只有64K（2^16）
• 因此，8086采用一种在内部使用2个16位地址合成的方法，来生成1个20位物理地址
  
  

段地址和偏移地址有多种组合方式

物理地址	段地址	偏移地址
21F60H	2000H	1F60H
21F60H	2100H	0F60H
21F60H	21F0H	0060H
21F60H	21F6H	0000H
21F60H	1F00H	2F60H

结论：CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址
比如，CPU要访问21F60H内存单元，则他给出的段地址SA和偏移地址EA，满足 SA x 16 + EA = 21F60H即可（x16即进一位，即左移一位）

内存分段管理

• 8086是用基地址（段地址 x 16）+ 偏移地址 = 物理地址的方式给出物理地址
• 为了开发方便，我们可以采取分段的方法来管理内存，比如：
  
  （1）地址10000H ~ 100FFH的内存单元组成1个段，该段的起始地址（基地址）为10000H，段地址为1000H，大小为100H
  （2）地址10000H ~ 1007FH、10080 ~ 100FF的内存单元组成2个段，它们的起始地址（基地址）分别为10000H和10080H，段地址为1000H和1008H，大小为80H
• 在编程时可以根据需要，将若干连续地址的内存单元看做一个段，用段地址 x 16定为段的起始地址（基地址），用偏移地址定位段中的内存单元
• 段地址 x 16必然是16的倍数，所以 一个段的起始地址（基地址）也一定是16的倍数
• 偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64K，所以一个段的长度最大为64K

Question： 如果给定一个段地址，仅通过变化偏移地址来进行寻址，最多可定位多少个内存单元？
Answer： 偏移地址16位，变化范围为 0000H ~ FFFFH，仅用偏移地址来寻址最多可寻64K个内存单元。

在8086PC机中，存储单元的地址用两个元素来描述，即段地址和偏移地址。
“数据在 21F60H 内存单元中” 这句话对于8086PC机一般不这么讲，取而代之的是两种类似的说法：
1.数据存在内存 2000:1F60 单元中
2.数据存在内存的 2000H 段中的 1F60H 单元中
这两种描述都表示"数据在 21F60H 内存单元中"

段寄存器

• 8086在访问内存时要由相关部件提供内存单元的段地址和偏移地址，送入地址加法器合成物理地址
• 是什么部件提供段地址？-- 段地址在8086的段寄存器中存放
• 8086有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES，当CPU需要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址
  • CS (Code Segment)：代码段寄存器
  • DS (Data Segment)：数据段寄存器
  • SS (Stack Segment)：堆栈段寄存器
  • ES (Extra Segment)：附加段寄存器

代码段CS和IP

• CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，它们指示了CPU当前要读取指令的地址
• 任意时刻，8086CPU都会将CS:IP指向的指令作为下一条需要取出执行的指令

（1）8086CPU当前状态：CS中的内容为 2000H，IP中的内容为 0000H；
（2）内存 20000H ~ 20009H 单元中存放着可执行的机器码；
（3）内存 20000H ~ 20009H 单元中存放的机器码对应的汇编指令如下。
地址：20000H ~ 20002H，内容：B8 23 01，长度：3Byte，对应汇编指令：mov ax, 0123H
地址：20003H ~ 20005H，内容：BB 03 00，长度：3Byte，对应汇编指令：mov bx, 0003H
地址：20006H ~ 20007H，内容：89 D8 __，长度：2Byte，对应汇编指令：mov ax, bx
地址：20008H ~ 20009H，内容：01 D8 __，长度：2Byte，对应汇编指令：add ax, bx

指令的执行过程

通过上面的过程展示，8086CPU 的工作过程可以简要描述如下：
（1）从CS:IP，指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；
（2）IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令；
（3）执行指令。转到步骤（1），重复这个过程。
在 8086CPU 加电启动或者复位后（即 CPU 刚开始工作时） CS 和 IP 被设置为 CS=FFFFH，IP=0000H，即在 8086PC机 刚启动时， CPU 从内存 FFFF0H 单元中读取指令执行， FFFF0H 单元中的指令是 8086PC机 开机后执行的第一条指令。

指令和数据的本质

• 在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制数据
• CPU在工作的时候把有的信息看做指令，有的信息看做数据，为同样的信息赋予了不同的意义

例如：内存中的二进制信息 1000 1001 1101 1000，计算机可以把它看做大小为 89D8H 的数据来处理，也可以将其看做指令 mov ax,bx 来执行。
1000 1001 1101 1000 -> 89D8H（数据）
1000 1001 1101 1000 -> mov ax,bx（程序）

Question: CPU根据什么将内存中的信息看做指令？
Answer：
CPU将CS:IP指向的内存单元的内容看做指令
如果内存中的某段内容曾被CPU执行过，那么它所在的内存单元必然被CS:IP指向过

jmp指令

• CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，我们可以通过改变CS、IP的内容来控制CPU执行目标指令

• 8086提供了一个mov指令(传送指令)，可以用来修改大部分寄存器的值 ，比如：
  mov ax,10、mov bx,20、mov cx,30、mov dx,40

• 但是，mov指令不能用于设置CS、IP的值，8086没有提供这样的功能

• 8086提供了另外的指令来修改CS、IP的值，这些指令统称为转移指令，最简单的是jmp指令

  "jmp 段地址 : 偏移地址"指令的功能为：用指令中给出的段地址修改CS，偏移地址修改IP。
  "jmp 某一合法寄存器"指令的功能为：用寄存器中的值修改IP，CS中的值保持不变。 jmp ax，在含义上好似：mov IP, ax
  （1）若想同时修改CS，IP的内容，可用形如 “jmp 地址段 : 偏移地址” 的指令完成，如：
  jmp 2AE3:3，执行后：CS=2AE3H，IP=0003H，CPU将从2AE33H处读取指令。
  jum 3:0B16，执行后：CS=0003H，IP=0B16H，CPU将从00B46H处读取指令。
  （2）若想仅修改IP的内容，可用形如 “jmp 某一合法寄存器” 的指令来完成，如
  jmp ax，
  指令执行前：ax=1000H，CS=2000H，IP=0003H
  指令执行后：ax=1000H，CS=2000H，IP=1000H
  jmp bx，
  指令执行前：bx=0B16H，CS=2000H，IP=0003H
  指令执行后：bx=0B16H，CS=2000H，IP=0B16H

jmp指令练习

（1）mov ax, 6622H
（2）jmp 1000H:0003H
（3）mov ax, 0000H
（4）mov bx, ax
（5）jmp bx
（6）mov ax, 0123H
（7）转到第（3）步执行

（1）mov ax, bx：IP的值第一次被修改
（2）sub ax, ax：IP的值第二次被修改，ax的值为0H
（3）jmp ax：IP的值第三次被修改
（4）执行jmp ax，IP的值第四次被修改，修改为ax中的值，为0H

代码段

前面讲过，对于 8086PC机，在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段。我们可以将长度为 N（N <= 64K）的一组代码，存在一组地址连续，起始地址为16的倍数的内存单元中，我们可以认为，这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段。比如，将：
mov ax, 0000H (B8 00 00)
add ax, 0123H (05 23 01)
mov bx, ax (8B D8)
jmp bx (FF E3)
这段长度为10个字节的指令，存放在 123B0H ~ 123B9H 的一组内存单元中，我们就可以认为， 123B0H ~ 123B9H这段内存是用来存放代码的，是一个代码段，它的段地址为 123BH，长度为10个字节。
如何使得代码段中的指令被执行呢？将一段内存当做代码段，仅仅是我们在编程时的一种安排，CPU并不会由于这种安排，就自动地将我们定义的代码段中的内容当做指令来执行。 CPU只认被CS:IP指向的内存单元中的内容为指令。所以，要让CPU执行我们放在代码段中的指令，必须要将 CS:IP 指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。对于上面的例子，我们将一段代码存放在 123B0H ~ 123B9H 内存单元中，将其定义为代码段，如果要让这段代码得到执行，可设 CS=123BH，IP=0000H。