一个典型的CPU由运算器、控制器、寄存器等器件构成,这些器件靠内部总线相连接。 内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系,外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系。
简单来说,在CPU中:
寄存器是CPU中程序员可以用指令读写的部件。程序员通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。 不同的CPU,寄存器的个数、结构是不同的。
通用寄存器通常用来存放一般性的数据。
出于对兼容性的考虑,8086CPU可以一次性处理两种尺寸的数据:
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。 在CPU向地址总线上发出物理地址之前,必须在内部先形成这个物理地址。 不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式。
16位结构的CPU具有下面几方面的结构特性:
内存单元的地址在送上地址总线之前,必须在CPU中处理、传输、暂时存放,对于16位CPU,能一次性处理、传输、暂时存储16位的地址。
8086CPU有20位地址线,可以传送20位地址,达到1MB的寻址能力。 8086CPU又是16位结构,在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位。 从8086CPU的内部结构来看,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,表现出的寻址能力只有64KB。 事实上,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位的物理地址。
8086CPU相关部件的逻辑结构如图所示:
当8086CPU要读写内存时: (1).CPU中的相关部件提供两个16位地址,一个称为段地址,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位地址合并成哟个20位物理地址 (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X16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。
本质含义就是: CPU在访问内存时,用一个基础地址(段地址×16)和一个相对基础地址的偏移地址相加,给出内存单元的物理地址。
更一般的说,8086CPU这种寻址功能是“基础地址+偏移地址=物理地址”寻址模式的一种具体实现方案。8086CPU中,段地址×16可以看作是基础地址。
"段地址"中的“段”的概念,其实来自于CPU。内存并没有分段,段的划分来自于CPU。
段地址在8086CPU的段寄存器中存放。 8086有4个段寄存器:CS,DS,SS,ES。
当8086CPUCPU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和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器,他们指示了CPU当前要读取指令的地址。
在8086PC中,任意时刻,设CS中的内容为M,IP中的内容为N,8086CPU将从内存M×16+N单元开始,读取一条指令并执行。 也可以描述为:8086机中,任意时刻,CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。
如图显示了8086CPU读取、执行指令的工作原理:
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的内容实现对CPU的控制。 CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的,程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。 8086CPU大部分寄存器的值,都可以通过mov指令来改变。mov指令被称为传送指令。 mov指令不能用于设置CS、IP的值,原因是:8086没有提供这样的功能。 能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令。
指令:jmp 某一合法寄存器 功能:用寄存器中的值修改IP的值
jmp ax
执行命令前:ax=1000H,CS=2000H,IP=0003H
执行命令后:ax=1000H,CS=2000H,IP=1000H
jmp bx
执行命令前:bx=0B16H,CS=2000H,IP=0003H
执行命令后:bx=0B16H,CS=2000H,IP=0B16H
jmp ax,其实就是用ax将IP的值覆盖
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段。可以将长度为N(N<=64KB5)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。存在这段内存单元中的代码可以成为一个代码段。
mov ax,0000 (B8 00 00)
add ax,0123 (05 23 01)
mov bx,ax (8B D8)
jmp bx (FF E3)
这段长度为10字节的指令,存在从123B0H~123BAH的一组内存单元中,
我们就可以认为123B0H~123BAH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字节
将一段内存当作代码段,仅仅是我们在编程时的一种安排,CPU并不会由于这种安排,就自动的将我们定义的代码段中的指令当作指令来执行。 CPU只认被CS:IP指向的内存单元中的内容为指令。 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。