0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

怎样通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制呢?

冬至子 来源:Flashield 作者:Flashield 2023-09-20 15:49 次阅读

寄存器

寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件,通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。

  • 运算器进行信息处理;
  • 寄存器进行信息存储
  • 控制器控制各种器件进行工作;
  • 内部总线连接各种器件,在它们之间进行数据的传送。

2.1 通用寄存器

8086CPU的所有寄存器都是16位的,可以存放两个字节。AX、BX、CX、DX这4个寄存器通常用来存放一般性的数据,被称为通用寄存器。8086CPU的上一代CPU中的寄存器都是8位的,为了保证兼容,8086CPU的AX、BX、CX、DX这4个寄存器都可分为两个可独立使用的8位寄存器来用:

  • AX可分为AH和AL;
  • BX可分为BH和BL;
  • CX可分为CH和CL;
  • DX可分为DH和DL。图片

2.2 字在寄存器中的存储

8086CPU可以一次性处理以下两种尺寸的数据。

  • 字节 :记为byte,一个字节由8个bit组成,可以存在8位寄存器中。
  • :记为word,一个字由两个字节组成,这两个字节分别称为这个字的高位字节和低位字节。一个字可以存在16位寄存器中。

2.3 几条汇编指令

  • 汇编指令不区分大小写。
  • 在进行数据传送或运算时,要注意指令的两个操作对象的位数应当是一致的。

2.4 物理地址

所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间,每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址,我们将这个唯一的地址称为物理地址。CPU通过地址总线送入存储器的,必须是一个内存单元的物理地址。

2.5 16位结构的CPU

16位结构(16位机、字长为16位等常见说法,与16位结构的含义相同)描述了一个CPU具有下面几方面的结构特性。

  • 运算器一次最多可以处理16位的数据;
  • 寄存器的最大宽度为16位;
  • 寄存器和运算器之间的通路为16位。

2.6 8086CPU给出物理地址的方法

8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位(地址总线)的物理地址。当8086CPU要读写内存时:

  1. CPU中的相关部件提供两个16位的地址,一个称为段地址,另一个称为偏移地址;
  2. 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件;
  3. 地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址;
  4. 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路
  5. 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线;
  6. 20位物理地址被地址总线传送到存储器。

地址加法器采用物理地址=段地址×16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。

2.7 “段地址×16+偏移地址”的本质含义

“段地址×16+偏移地址=物理地址”的本质含义是:CPU在访问内存时,用一个 基础地址 (段地址×16)和一个相对于基础地址的偏移地址相加,给出内存单元的物理地址。

2.8 段的概念

内存并没有分段, 段的划分来自于CPU ,由于8086CPU用“基础地址(段地址×16)+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址,使得我们可以用分段的方式来管理内存。

有两点需要注意:段地址×16必然是16的倍数,所以一个段的起始地址也一定是16的倍数;偏移地址为16位(寄存器位数),16位地址的寻址能力为64KB,所以一个段的长度最大为64KB。

“数据在21F60H内存单元中。”这句话对于8086PC机一般不这样讲;而是如下说法:

  1. 数据存在内存20001F60单元中;
  2. 数据存在内存的2000H段中的1F60H单元中。

2.9 段寄存器

段地址在8086CPU的段寄存器中存放。8086CPU有4个段寄存器:CS、DS、SS、ES。当8086CPU要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。

2.10 CS和IP

CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器,它们指示了 CPU当前要读取指令的地址

  • CS为代码段寄存器;
  • IP为指令指针寄存器。

任意时刻,CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。具体的工作过程:

  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。

2.11 修改CS、IP的指令

在CPU中,程序员能够用指令读写的部件只有寄存器,程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。

能够改变CS、IP的内容的指令被统称为 转移指令 。若想同时修改CS、PP的内容,可用形如“jmp段地址:偏移地址”的指令完成。

jmp 2AE3:3 #执行后:CS=2AE3H,IP=0003H,CPU将从2AE33H处读取指令。
jmp 3:0B16 #执行后:CS=0003H,IP=0B16H,CPU将从00B46H处读取指令。

若想仅修改IP的内容,可用形如“jmp某一合法寄存器”的指令完成。

jmp ax, #指令执行前:ax=1000H,CS=2000H,IP=000H
        #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
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 控制器
    +关注

    关注

    112

    文章

    16350

    浏览量

    177944
  • 寄存器
    +关注

    关注

    31

    文章

    5342

    浏览量

    120297
  • 存储器
    +关注

    关注

    38

    文章

    7487

    浏览量

    163807
  • PC机
    +关注

    关注

    2

    文章

    201

    浏览量

    28574
  • 加法器
    +关注

    关注

    6

    文章

    183

    浏览量

    30121
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    解析CPU寄存器

    8位寄存器在16位寄存器,而16位寄存器在32位寄存器
    发表于 09-19 10:10 4129次阅读

    使用FPGA通过SPI总线控制AD9266寄存器无法改变寄存器

    使用FPGA通过SPI总线控制AD9266寄存器,可以回读寄存器默认值,但是无法改变寄存器值。不
    发表于 01-16 11:52

    怎样通过寄存器的输出来控制GPIO从而点亮LED

    GPIO端口的结构部件是由哪些部分组成的?GPIO的工作模式有哪几种怎样通过寄存器的输出来控制GPIO从而点亮LED
    发表于 11-29 07:33

    CPU的主要部件之寄存器详解

    寄存器寄存器CPU中程序员可以用指令读写的部件,CPU的主要部件是寄存器,程序员通过
    发表于 12-10 06:02

    怎样通过寄存器控制STM32F4 IO口的高低电平

    怎样通过寄存器控制STM32F4 IO口的高低电平?并实现一个经典的跑流水灯程序?
    发表于 02-11 08:02

    Audio HAL控制驱动寄存器是如何实现

    Audio HAL控制驱动寄存器是如何实现的?[RK3288][Android6.0] 用户空间对音频寄存器
    发表于 03-10 08:00

    CPU寄存器详解

    计算机是一种数据处理设备,它由CPU和内存以及外部设备组成。CPU负责数据处理,内存负责存储,外部设备负责数据的输入和输出,它们之间通过总线连接在一起。CPU内部主要由
    发表于 06-04 20:32 1.2w次阅读
    <b class='flag-5'>CPU</b><b class='flag-5'>寄存器</b>详解

    寄存器变量

    C语言中使用关键字register来声明局部变量为寄存器变量。寄存器变量的值会被存放在CPU寄存器,每当需要使用它们时,
    发表于 06-03 10:13 2373次阅读

    如何在VHDL实现一个简单的寄存器

    存储的位数上有所不同,具体取决于系统的配置。在本教程,我们将学习如何在 VHDL 实现一个简单的寄存器
    发表于 07-29 16:48 4636次阅读
    如何在VHDL<b class='flag-5'>中</b><b class='flag-5'>实现</b>一个简单的<b class='flag-5'>寄存器</b>

    labview读取三菱plc寄存器内容

    如何使用LabVIEW读取三菱PLC的寄存器内容,并提供一些实例代码和注意事项。 首先,我们需要了解PLC寄存器的基本概念。PLC寄存器是一种用于存储数据的内部变量,被用于传输和保存信
    的头像 发表于 12-27 16:31 2263次阅读

    CPU的6个主要寄存器

    CPU寄存器是中央处理内的组成部分,是有限存贮容量的高速存贮部件。寄存器CPU内部的元件,包括通用
    的头像 发表于 02-03 15:15 4272次阅读

    CPU寄存器的用途

    在计算机体系结构,中央处理单元(CPU)无疑是整个系统的核心。CPU负责执行指令、处理数据、控制计算机系统的运行等关键任务。而在这个过程
    的头像 发表于 05-30 17:09 1421次阅读

    寄存器分为基本寄存器和什么两种

    寄存器是计算机中用于存储数据的高速存储单元,它们是CPU内部的重要组成部分。寄存器可以分为基本寄存器和扩展寄存器两种类型。 一、基本
    的头像 发表于 07-12 10:31 1344次阅读

    寄存器寻址的实现方式

    在计算机体系结构寄存器寻址是一种常见的寻址方式,它允许程序直接访问CPU内部的寄存器寄存器寻址可以提高程序的执行效率,因为它避免了对内
    的头像 发表于 07-12 10:36 651次阅读

    接口的控制与状态寄存器什么作用

    的行为并获取硬件的状态信息。 接口的控制与状态寄存器的作用 在现代计算机系统,硬件设备与软件之间的交互是通过一系列的接口来实现的。这些接口
    的头像 发表于 10-17 10:42 435次阅读