计算机中的数据存储

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mob604756f4c9c3 2021-08-25 02:13:00

计算机中的数据存储

汇编语言在处理数据时，必须准确指出数据存储的地方。计算机中可用于存储数据的装置有：CPU内部的寄存器；计算机的存储器；I/O端口（即I/O设备接口中的一些寄存器）。
下面介绍8086系统的数据存储。

寄存器

图（8086的寄存器）所示为8086CPU中用于汇编语言程序设计的全部寄存器。根据用途不同，这些寄存器被分为三组：通用寄存器、专用寄存器和段寄存器。每个寄存器都有一个符号标志，作为寄存器的助记符。编程时，若所用数据存在某个寄存器中，就用其助记符来指出。

计算机中的数据存储_寄存器

通用寄存器

通用寄存器用途多样，使用灵活，是编程时主要使用的寄存器。

AX寄存器

AX为16位寄存器，可以存放一个16位定点数，是使用最多的寄存器。AX在系统中有特殊的地位，称为16位累加寄存器，一些指令指定用AX存储数据。合理使用AX，还可以有效提高一些指令的时、空效率。
AX还可以分解为两个8位寄存器AH和AL。AH和AL可以作为独立的8位寄存器使用，也可以组合成16位的AX使用（AH为高8位，AL为低8位）。例如，若（AX）= 458EH，则(AH)= 45H，（AL） = 8EH。
在处理8位数据时，AL具有与AX类似的地位，称为8位累加寄存器。

BX、CX、DX寄存器

这三个寄存器也都是16位寄存器，也都能分解为两个8位寄存器使用（如图8086的寄存器所示）。

计算机中的数据存储_寄存器_02

它们与AX有着相同的基本用途，但也有各自的独特用法，如BX中的内容可被用来生成一个存储器地址，以便据此访问存储器；CX在一些指令中被指定作为计数器使用；DX则在某些指令中被指定与AX配合，存储一个32位数。

BP寄存器

BP是不能分解的16位寄存器，可以存放一个16位数据，其所存内容也可用来生成一个存储器地址，并据此访问存储器。

SI和DI寄存器

这两个寄存器也都是不能分解的16位寄存器，其基本用途与BP相似，且在某些指令中被指定使用。

专用寄存器

这几个专用寄存器都有专一的用途，不可挪作他用。

SP寄存器

SP也叫堆栈指针，是一个16位寄存器，存放的是堆栈栈顶的地址，其内容将随着进栈和出栈操作而动态改变。

IP寄存器

IP也叫指令指针，是一个16位计数寄存器，用来提供下一条要执行的指令的地址。CPU就是根据IP提供的指令地址，到存储器中取出要执行的指令，并执行该指令的。一条指令被取出后，CPU会修改IP中的地址，使其指向下一条指令......如此进行下去，CPU就能把整个程序全部执行完。
在汇编语言中，不能显式使用IP，只有控制程序执行流程的一类指令（程序控制类指令）能够隐式修改IP中的内容。

FLAGS寄存器

FLAGS为16位寄存器，是CPU中的状态标志寄存器。8086系统使用该寄存器中的9位，记录了9种状态标志，如图（8086的FLAGS）所示。

计算机中的数据存储_寄存器_03

这些状态标志可分为两大类：条件标志和控制标志。

条件标志

条件标志记录运算所产生的一些状态，程序中可以根据这些状态决定后续的操作。也就是说，条件标志是用来决定程序后续操作的条件。FLAGS中的条件标志有6个。
CF标志（进位/借位标志）：主要用于记录加、减运算时，最高位上产生的进位或借位状态。CF=0，无进位或借位；CF=1，有进位或借位。
AF标志（辅助进位/借位标志）：用于记录加、减运算时，第3位上产生的进位或借位状态。AF=0，无进位或借位；AF=1，有进位或借位。
ZF标志（零标志）：用于记录运算结果是否为0。ZF=0，运算结果不为0；ZF=1, 运算结果为0。
SF标志（符号标志）：用于记录运算结果的符号位（或最高位）状态。SF=0，符号位为0（表示正号）；SF=1，符号位为1（表示负号）。该标志主要用于带符号数（补码）运算。
OF标志（溢出标志）：主要用于记录带符号数（补码）加、减运算时的溢出状态。OF=0，无溢出；OF=1，有溢出。
PF标志（奇偶标志）：用于记录运算结果的低8位中，“1”的个数是奇数个还是偶数个。PF=0，奇数个1；PF=1，偶数个1。该标志用于对数据进行奇偶校验。

分析以下加法运算后，各条件标志的状态

    0 1 0 1 0 1 1 0
+   1 0 1 1 Q 1 1 1
--------------------
[1] 0 0 0 0 1 1 0 1

分析：由运算结果可知，最高位上产生了进位[1]，因此CF=1 （在计算机中，该进位不被纳入运算结果，而是记录在CF标志位上，如后续运算需要此进位，可从CF取得）；由式中可知，第3位（式中带下画线的位）未产生进位，故AF=0；运算结果（排除最高位的进位，下同）不为0，所以ZF=0；运算结果中的最高位（对带符号数而言，为符号位）为0，故SF=0；如将式中两数视为带符号数的补码，则为异号数相加，其和不会溢出，所以OF=0；运算结果的8位二进制数中，共有3个1，3为奇数，故PF=0。

控制标志

控制标志用于对CPU的某些工作方式进行控制，可通过专门的指令对其进行设置。FLAGS中的控制标志有3个。
DF标志（方向标志）：用于在字符串操作时，控制串指针的修改方向。DF=O，增量修改；DF=1，减量修改。
IF标志（中断标志）：用于决定是否允许CPU响应外部的可屏蔽中断请求。IF=O，禁止响应；IF=1，允许响应。
TF标志（陷阱标志）：用于决定CPU是否以单步（也称单步陷阱）方式工作。TF=0，禁止单步方式；TF=1，允许单步方式。单步方式用于程序调试。在此方式下，CPU每执行完一条指令就会产生单步陷阱，暂停后续指令的执行。调试人员可以在此检查程序的执行状况是否正常，以便发现和排除程序中的错误。