版權聲明：本文為 gfson 原創文章，轉載請注明出處。
注：作者水平有限，文中如有不恰當之處，請予以指正，萬分感謝。

概述

• 典型的 CPU 由運算器、控制器、寄存器等器件構成。
• CPU 內部器件由內部總線相連。
• 內部總線實現 CPU 內部各個器件的聯系，外部總線實現 CPU 和主板上其他器件的聯系。
• 在 CPU 中：
  • 運算器進行信息處理。
  • 寄存器進行信息存儲。
  • 控制器控制各種器件進行工作。
  • 內部總線連接各種器件，在它們之間進行數據的傳送。
• 寄存器是 CPU 中程序員可以用指令讀寫的部件。
• 程序員通過改變各種寄存器中的內容來實現對 CPU 的控制。
• 不同的 CPU，寄存器的個數、結構和種類是不同的。
• 8086CPU 中有 14 個寄存器：
  • AX、BX、CX、DX
  • SI、DI
  • SP、BP、IP
  • CS、SS、DS、ES
  • PSW

2.1 通用寄存器

• 8086CPU 所有寄存器都是 16 位的，可以存放兩個字節。
• AX、BX、CX、DX 這 4 個寄存器用來存放一般數據，稱為通用寄存器。

• 為了兼容上一代 8 位寄存器，這四個寄存器可以分為兩個獨立的 8 位寄存器：

  
  

• AX 分為 AH 和 AL：

  
  

2.2 檢測點 2.1

• 答案：

  
  
  
  

2.3 物理地址

• 所有內存單元構成的存儲空間是一個一維的線性空間，每一個內存單元在這個空間中都有唯一的地址。
• 這個唯一的地址稱為物理地址。
• CPU 通過地址總線送入存儲器的，必須是一個內存單元的物理地址。
• 不同 CPU 可以有不同的形成物理地址的方式。

2.4 16 位結構的 CPU

• 16 位機、字長為 16 位等常見說法，與 16 位結構的含義相同。
• 16 位結構描述了一個 CPU 具有以下結構特性：
  • 運算器一次最多可以處理 16 位數據。
  • 寄存器最大寬度為 16 位。
  • 寄存器和運算器之間的通路為16 位。
• 8086 是 16 位結構的 CPU。
  • 在 8086 內部，能夠一次性處理、傳輸、暫時存儲的信息最大長度是 16 位。
  • 內存單元的地址在送上地址總線之前，必須在 CPU 中處理、傳輸、暫時存放。
  • 對于 16 位 CPU，能一次性處理、傳輸、暫時存儲 16 位的地址。

2.5 8086CPU 形成物理地址的方法

• 8086 有 20 位地址總線，可以傳送 20 位地址，達到 1MB 尋址能力。
• 8086 是 16 位結構，在 CPU 內部能一次性處理、傳輸、暫時存儲的地址為 16 位。
• 8086 內部將兩個 16 位地址合成 20 位的物理地址。

• 8086 相關部件邏輯結構：

  
  

• 8086 讀寫內存方式：

  
  
• 地址加法器采用「物理地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址」的方法合成物理地址。

• 地址加法器工作工程：

  
  
• 8086 的這種尋址功能是「基礎地址 + 偏移地址 = 物理地址」尋址模式的一種具體實現方案。

2.6 段的概念

• 內存中沒有分段，段的劃分來自于 CPU。
• 在編程時，可以根據需要，將若干地址連續的內存單元看作一個段，用「段地址 x 16」定位段的起始地址（基礎地址），用偏移地址定位段中的內存單元。
  • 「段地址 x 16」必定是 16 的倍數，所以一個段的起始地址一定是 16 的倍數。
  • 偏移地址為 16 位，16 位地址的尋址能力為 64KB，所以一個段的長度最大為 64KB。

• CPU 可以用不同的段地址和偏移地址形成同一個物理地址，如下所示：

  
  

2.7 檢測點 2.2

• 答案：

  
  

2.8 CS 和 IP

• CS 為代碼段寄存器。
• IP 為指令指針寄存器。
• CS:IP 提供了 CPU 要執行指令的地址。
• CPU 將 CS:IP 指向的內存單元中的內容看作指令，不看作數據。
• 修改 CS、IP 的指令
  • mov 指令不能用于設置 CS、IP 的值，因為 8086 沒有提供這樣的功能。
  • 「jmp 段地址：偏移地址」用指令中給出的段地址修改 CS，偏移地址修改 IP。
    • 「jmp 2AE3：3」執行后，CS = 2AE3H，IP = 0003H，CPU 將從 2AE33 處讀取指令。
  • 「jmp 某一合法寄存器」用來僅修改 IP 的內容，用寄存器中的值修改 IP。
    • 「jmp ax」，執行前：ax = 1000H，CS = 2000H，IP = 0003H，執行后：ax = 1000H，CS = 2000H，IP = 1000H。

2.9 檢測點 2.3

• 答案：

  
  

2.10 實驗 1

• 答案：
  （1）略
  （2）每次執行 add ax, ax 相當于將 ax 乘 2，重復執行該條指令 8 次即可。
  （3）通過 debug 中的 -d FFF0:0 FF 命令，可以觀察到生產日期以 MM/DD/YY 的格式存儲在內存的 ffff:00f5-ffff:00fc 共計 8 個字節處。該生產日期不可被修改，因為其只讀。如下所示：
  
  
  （4）通過向內存中的顯存地址空間寫入數據，控制在屏幕上的不同位置顯示不同顏色的字符。如下所示：