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x86汇编语言教程学习之第二节

第二章 认识处理器

中央处理器(CPU)在微机系统处于“领导核心”的地位。汇编语言被编译成机器语言之后,将由处理器来执行。那么,首先让我们来了解一下处理器的主要作用,这将帮助你更好地驾驭它。

典型的处理器的主要任务包括从内存中获取机器语言指令,译码,执行 根据指令代码管理它自己的寄存器 根据指令或自己的的需要修改内存的内容响应其他硬件的中断请求.

一般说来,处理器拥有对整个系统的所有总线的控制权。对于Intel平台而言,处理器拥有对数据、内存和控制总线的控制权,根据指令控制整个计算机的运行。在以后的章节中,我们还将讨论系统中同时存在多个处理器的情况。

处理器中有一些寄存器,这些寄存器可以保存特定长度的数据。某些寄存器中保存的数据对于系统的运行有特殊的意义。

新的处理器往往拥有更多、具有更大字长的寄存器,提供更灵活的取指、寻址方式。

寄存器

如前所述,处理器中有一些可以保存数据的地方被称作寄存器。

寄存器可以被装入数据,你也可以在不同的寄存器之间移动这些数据,或者做类似的事情。基本上,像四则运算、位运算等这些计算操作,都主要是针对寄存器进行的。

首先让我来介绍一下80386上最常用的4个通用寄存器。先瞧瞧下面的图形,试着理解一下:

x86汇编语言教程学习之第二节

上图中,数字表示的是位。我们可以看出,EAX是一个32-bit寄存器。同时,它的低16-bit又可以通过AX这个名字来访问;AX又被分为高、低8bit两部分,分别由AH和AL来表示。

对于EAX、AX、AH、AL的改变同时也会影响与被修改的那些寄存器的值。从而事实上只存在一个32-bit的寄存器EAX,而它可以通过4种不同的途径访问。

也许通过名字能够更容易地理解这些寄存器之间的关系。EAX中的E的意思是“扩展的”,整个EAX的意思是扩展的AX。X的意思Intel没有明示,我个人认为表示它是一个可变的量 。而AH、AL中的H和L分别代表高和低 。

为什么要这么做呢?主要由于历史原因。早期的计算机是8位的,8086是第一个16位处理器,其通用寄存器的名字是AX,BX等等;80386是Intel推出的第一款IA-32系列处理器,所有的寄存器都被扩充为32位。为了能够兼容以前的16位应用程序,80386不能将这些寄存器依旧命名为AX、BX,并且简单地将他们扩充为32位——这将增加处理器在处理指令方面的成本。

Intel微处理器的寄存器列表(在本章先只介绍80386的寄存器,MMX寄存器以及其他新一代处理器的新寄存器将在以后的章节介绍)

通用寄存器
下面介绍通用寄存器及其习惯用法。顾名思义,通用寄存器是那些你可以根据自己的意愿使用的寄存器,修改他们的值通常不会对计算机的运行造成很大的影响。通用寄存器最多的用途是计算。

EAX
32-bit宽

通用寄存器。相对其他寄存器,在进行运算方面比较常用。在保护模式中,也可以作为内存偏移指针(此时,DS作为段 寄存器或选择器)

EBX
32-bit宽

通用寄存器。通常作为内存偏移指针使用(相对于EAX、ECX、EDX),DS是默认的段寄存器或选择器。在保护模式中,同样可以起这个作用。

ECX
32-bit宽

通用寄存器。通常用于特定指令的计数。在保护模式中,也可以作为内存偏移指针(此时,DS作为 寄存器或段选择器)。

EDX
32-bit宽

通用寄存器。在某些运算中作为EAX的溢出寄存器(例如乘、除)。在保护模式中,也可以作为内存偏移指针(此时,DS作为段 寄存器或选择器)。

上述寄存器同EAX一样包括对应的16-bit和8-bit分组。

用作内存指针的特殊寄存器

ESI
32-bit宽

通常在内存操作指令中作为“源地址指针”使用。当然,ESI可以被装入任意的数值,但通常没有人把它当作通用寄存器来用。DS是默认段寄存器或选择器。

EDI
32-bit宽

通常在内存操作指令中作为“目的地址指针”使用。当然,EDI也可以被装入任意的数值,但通常没有人把它当作通用寄存器来用。DS是默认段寄存器或选择器。

EBP
32-bit宽

这也是一个作为指针的寄存器。通常,它被高级语言编译器用以建造‘堆栈帧’来保存函数或过程的局部变量,不过,还是那句话,你可以在其中保存你希望的任何数据。SS是它的默认段寄存器或选择器。

注意,这三个寄存器没有对应的8-bit分组。换言之,你可以通过SI、DI、BP作为别名访问他们的低16位,却没有办法直接访问他们的低8位。

段寄存器和选择器

实模式下的段寄存器到保护模式下摇身一变就成了选择器。不同的是,实模式下的“段寄存器”是16-bit的,而保护模式下的选择器是32-bit的。

CS 代码段,或代码选择器。同IP寄存器(稍后介绍)一同指向当前正在执行的那个地址。处理器执行时从这个寄存器指向的段(实模式)或内存(保护模式)中获取指令。除了跳转或其他分支指令之外,你无法修改这个寄存器的内容。 DS 数据段,或数据选择器。这个寄存器的低16 bit连同ESI一同指向的指令将要处理的内存。同时,所有的内存操作指令 默认情况下都用它指定操作段(实模式)或内存(作为选择器,在保护模式。这个寄存器可以被装入任意数值,然而在这么做的时候需要小心一些。方法是,首先把数据送给AX,然后再把它从AX传送给DS(当然,也可以通过堆栈来做). ES 附加段,或附加选择器。这个寄存器的低16 bit连同EDI一同指向的指令将要处理的内存。同样的,这个寄存器可以被装入任意数值,方法和DS类似。 FS F段或F选择器(推测F可能是Free?)。可以用这个寄存器作为默认段寄存器或选择器的一个替代品。它可以被装入任何数值,方法和DS类似。 GS G段或G选择器(G的意义和F一样,没有在Intel的文档中解释)。它和FS几乎完全一样。 SS 堆栈段或堆栈选择器。这个寄存器的低16 bit连同ESP一同指向下一次堆栈操作(push和pop)所要使用的堆栈地址。这个寄存器也可以被装入任意数值,你可以通过入栈和出栈操作来给他赋值,不过由于堆栈对于很多操作有很重要的意义,因此,不正确的修改有可能造成对堆栈的破坏。

* 注意 一定不要在初学汇编的阶段把这些寄存器弄混。他们非常重要,而一旦你掌握了他们,你就可以对他们做任意的操作了。段寄存器,或选择器,在没有指定的情况下都是使用默认的那个。这句话在现在看来可能有点稀里糊涂,不过你很快就会在后面知道如何去做。

特殊寄存器(指向到特定段或内存的偏移量):

EIP 这个寄存器非常的重要。这是一个32位宽的寄存器 ,同CS一同指向即将执行的那条指令的地址。不能够直接修改这个寄存器的值,修改它的唯一方法是跳转或分支指令。(CS是默认的段或选择器) ESP 这个32位寄存器指向堆栈中即将被操作的那个地址。尽管可以修改它的值,然而并不提倡这样做,因为如果你不是非常明白自己在做什么,那么你可能造成堆栈的破坏。对于绝大多数情况而言,这对程序是致命的。(SS是默认的段或选择器)

IP: Instruction Pointer, 指令指针
SP: Stack Pointer, 堆栈指针

好了,上面是最基本的寄存器。下面是一些其他的寄存器,你甚至可能没有听说过它们。(都是32位宽):

CR0, CR2, CR3(控制寄存器)。举一个例子,CR0的作用是切换实模式和保护模式。

还有其他一些寄存器,D0, D1, D2, D3, D6和D7(调试寄存器)。他们可以作为调试器的硬件支持来设置条件断点。

TR3, TR4, TR5, TR6 和 TR? 寄存器(测试寄存器)用于某些条件测试。

最后我们要说的是一个在程序设计中起着非常关键的作用的寄存器:标志寄存器。

x86汇编语言教程学习之第二节

本节中部份表格来自David Jurgens的HelpPC 2.10快速参考手册。在此谨表谢意。

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