淺談8086CPU的寄存器結(jié)構(gòu)

為了提高CPU的運(yùn)算速度，減少訪問(wèn)存儲(chǔ)器的存取操作，8086CPU內(nèi)置了相應(yīng)寄存器，用來(lái)暫存參加運(yùn)算的操作數(shù)及運(yùn)算的中間結(jié)果。指令通過(guò)寄存器實(shí)現(xiàn)對(duì)操作數(shù)的操作比通過(guò)存儲(chǔ)器操作要快得多，因此在編程時(shí)，合理利用寄存器能提高程序的運(yùn)行效率。8086CPU內(nèi)部提供了14個(gè)16位的寄存器。
其結(jié)構(gòu)如下：

通用寄存器

通用寄存器分為數(shù)據(jù)通用寄存器和地址指針與變址寄存器兩組。

數(shù)據(jù)通用寄存器

數(shù)據(jù)通用寄存器包括AX、BX、CX和DX共4個(gè)16位寄存器，他們既可以作為16位寄存器使用，也可以將每個(gè)寄存器分開(kāi)作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器使用，即高8位寄存器AH、BH、CH、DH和低8位寄存器AL、BL、CL、DL。這些寄存器既可以作為目的操作地址，保存運(yùn)算的中間結(jié)果或最后結(jié)果。

地址指針與變址寄存器

地址指針寄存器SP、BP與變址寄存器SI、DI主要用來(lái)存放或指示操作數(shù)的偏移地址，其中SP中存放當(dāng)前堆棧段中棧頂?shù)钠频刂?。在進(jìn)行堆棧操作時(shí)，SP的值隨著棧頂?shù)淖兓詣?dòng)改變，但始終指向棧頂位置；BP是訪問(wèn)堆棧時(shí)的基址寄存器，存放堆棧中某一存儲(chǔ)單元的偏移地址，使用BP是為了訪問(wèn)堆棧區(qū)內(nèi)任意位置的存儲(chǔ)單元。

變址寄存器SI和DI用來(lái)存放當(dāng)前數(shù)據(jù)所在段的存儲(chǔ)單元的偏移地址。SI和DI除了可作為一般的變址寄存器使用外，在串操作指令中SI規(guī)定用作存放源操作數(shù)（即源串)的偏移地址，故稱為源變址寄存器；DI規(guī)定用作存放目的操作數(shù)（即目的串）的偏移地址，故稱為目的的變址寄存器。

上圖中的8個(gè)16位通用寄存器在一般情況下都具備通用性，但為了縮短指令代碼的長(zhǎng)度，對(duì)某些通用寄存器又規(guī)定了專門(mén)的用途。列如在字符串處理指令和循環(huán)指令中，約定必須用CX作為計(jì)數(shù)器存放串的長(zhǎng)度，這樣可以簡(jiǎn)化指令書(shū)寫(xiě)形式。這種使用方法稱為“隱含尋址”。

控制寄存器

控制寄存器和指令指針寄存器IP和標(biāo)志寄存器Flags兩個(gè)。

指令指針寄存器IP

IP用來(lái)存放代碼段中的偏移地址，在程序運(yùn)行過(guò)程中，它始終指向下一條要執(zhí)行的指令的首地址。IP實(shí)際上起著控制指令流的執(zhí)行流程，是一個(gè)非常重要的控制寄存器。它的內(nèi)容由BIU自動(dòng)修改，用戶不能通過(guò)指令預(yù)置或直接修改，但有些指令的執(zhí)行可以修改它的內(nèi)容。譬如在遇到中斷指令I(lǐng)NT或子程序調(diào)用指令CALL時(shí)，IP中的內(nèi)容將被自動(dòng)修改。

標(biāo)志寄存器Flags

標(biāo)志寄存器Flags用來(lái)保存在一條指令執(zhí)行之后，CPU所處狀態(tài) 的信息及運(yùn)算結(jié)果的特征，該寄存器又稱為程序狀態(tài)字PSW。8086CPU設(shè)置的是一個(gè)16位標(biāo)志寄存器，但實(shí)際上只使用了其中的9位。這9位標(biāo)志位又分為狀態(tài)標(biāo)志位和控制標(biāo)志位兩類(lèi)。

狀態(tài)標(biāo)志位

狀態(tài)標(biāo)志位用來(lái)記錄剛剛執(zhí)行完算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等指令后的狀態(tài)特征，共有6個(gè)。

CF（進(jìn)位標(biāo)志位）
主要用來(lái)反映運(yùn)算運(yùn)算結(jié)果是否產(chǎn)生進(jìn)位或借位。如果運(yùn)算結(jié)果的最高位向前產(chǎn)生了一個(gè)進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，CF=1，否則為0.使用該標(biāo)志位的情況有多字（字節(jié)）數(shù)的加、減運(yùn)算，無(wú)符號(hào)數(shù)的大小比較，移位操作，專門(mén)改變CF值的指令等。

PF（奇偶標(biāo)志位）
同于反映運(yùn)算結(jié)果的奇偶性，即第八位中含有“1”的個(gè)數(shù)。如果“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF的值為1，否則為0。利用PF可根據(jù)奇偶校驗(yàn)檢查，或產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)位。

AF（輔助進(jìn)位標(biāo)志位）
表示加法或減法運(yùn)算結(jié)果中D3位向D4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位的情況，當(dāng)有進(jìn)位（借位）時(shí)AF=1；否則AF=0/該標(biāo)志用于BCD運(yùn)算中辯別是否需要進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。

ZF（零標(biāo)志位）
用來(lái)反映運(yùn)算結(jié)果是否為0.如果運(yùn)算結(jié)果為0，則ZF=1，否則ZF=0；

SF（符號(hào)標(biāo)志位）
用來(lái)反映運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位，它與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。有符號(hào)數(shù)采用補(bǔ)碼表示法，所以，SF也就反映了運(yùn)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，SF=1，否則為0.

OF（溢出標(biāo)志位）
用來(lái)反映有符號(hào)數(shù)運(yùn)算所得結(jié)果是否溢出。如果運(yùn)算結(jié)果超過(guò)當(dāng)前運(yùn)算位數(shù)所能表示的范圍，則稱為溢出，OF的值被置為1，否則，OF的值被清為0.具體來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)有符號(hào)數(shù)字節(jié)運(yùn)算的結(jié)果超出了-128~ +127范圍，或者字運(yùn)算時(shí)的結(jié)果超出了-32768~ ++32767范圍，就產(chǎn)生溢出。
編寫(xiě)程序時(shí)，以上6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位中的CF、ZF、SF和OF的使用頻率較高，PF和AF的使用頻率相對(duì)較低。

控制標(biāo)志位

控制標(biāo)志位有3個(gè)，是用來(lái)控制CPU的工作方式或工作狀態(tài)的標(biāo)志，它的使用頻率相對(duì)較低。

IF（中斷允許標(biāo)志位）
用來(lái)決定CPU是否響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請(qǐng)求。當(dāng)IF=1，CPU響應(yīng)；當(dāng)IF=0時(shí)，CPU不響應(yīng)。8086指令系統(tǒng)中提供了專門(mén)改變IF值的指令。

DF（方向標(biāo)志位）
用來(lái)控制串操作指令中地址指針的變化方向。在串操作指令中，當(dāng)DF=0時(shí)，地址指針為自動(dòng)增量，即由低地址向高地址變化；當(dāng)DF=1時(shí)，地址指針自動(dòng)減量，即由高地址向低地址變化。指令系統(tǒng)中提供了專門(mén)改變DF值的指令。

TF（追蹤標(biāo)志位）
TF亦稱為單步標(biāo)志位。TF被置為1時(shí)，CPU進(jìn)入單步執(zhí)行方式，即每執(zhí)行一條指令，產(chǎn)生一個(gè)單步中斷請(qǐng)求。
單步執(zhí)行方式主要用于程序的調(diào)試，指令系統(tǒng)中沒(méi)有提供專門(mén)的指令來(lái)改變TF的值，但用戶可以通過(guò)編程辦法來(lái)改變其值。
編輯：hfy