《x86汇编语言从实模式到保护模式》学习实验笔记【02】

怼烎@ 2023-02-23 03:45 259阅读 0赞

### 目录 ###

*  Intel 8086处理器
 *  字节、字、双字、四字
 *  检测点2.1答案
 *  检测点2.2答案
 *  通用寄存器
 *  内存分段机制和段寄存器
 *  检测点2.3答案
 *  第二章习题答案

# Intel 8086处理器 #

8086是Intel公司于1978年推出的第一款16位的处理器，是整个IA32架构的开山鼻祖。后续的处理器全部向前兼容8086，所以我们学习汇编语言和处理器体系结构，必须要从8086这款芯片开始。

# 字节、字、双字、四字 #

x86体系中：

*  一个字节是八个比特位【1Byte=8Bits】
 *  一个字（Word）是两个字节【1Word=2Bytes】
 *  一个双字（DWord）是两个字，即四个字节【1DWord=4Bytes】
 *  一个四字（QWord）是两个双字，四个字，即八个字节【1QWord=8Bytes】

# 检测点2.1答案 #

1.  一个字含有（2）个字节和（16）比特？一个双字含有（4）个字节、（2）个字和（32）个比特？
2.  二进制数10000000中，位（7）的那个比特是“1”，也就是第（8）位。它是最低位还是最高位？最高位。
3.  一个存储器的容量是16个字节，地址范围为（0）~（15）。用该寄存器保存字数据时，可存放（8）个字，这些字的地址分别是（0、2、4、6、8、0xA、0xC、0xE），若是保存双字，则可存放（4）个双字，地址分别是（0、4、8、0xC）。

# 检测点2.2答案 #

在内存中，指令和数据一模一样，都是无差别的数。如图2-6所示，假如处理器访问内存时是按照低端字节序的，那么，从地址0x0008处取出一个字时，该字的值为（0xA3D8）。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 通用寄存器 #

8086属于CISC架构，所以其内部的通用寄存器个数不多，只有8个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP），如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 内存分段机制和段寄存器 #

CPU若要访问内存单元，最终使用的都是真实的内存地址，这种地址我们称之为物理地址。在8086处理器上，提供了20位地址线。换句话说，8086CPU的物理地址是20位的。为解决重定位问题，采用了分段机制。一个内存单元的物理地址被表示为“段地址：偏移地址”，而这种组合形式就被称之为逻辑地址。

8086CPU在硬件一级上为逻辑地址提供了支持，共有4个段寄存器：代码段寄存器（Code Segment, CS）、数据段寄存器（Data Segment，DS）、附加段寄存器（Extra Segment）和堆栈段寄存器（Stack Segment，SS）。在访问内存中的数据之前，必须先设置好DS寄存器。而CS和IP共同形成逻辑地址去获取待执行的指令。

两个16位的寄存器组合，如何形成一个20位的物理地址呢？8086CPU在形成物理地址时，首先将段寄存器的内容左移4位，形成20位的段地址，之后再加上16位的偏移地址，最终得到20位的物理地址。

由于8086是20位的地址线，所以其可访问的物理地址空间大小为1MB。由于段寄存器的内容占据20位地址的高16位，所以在段空间不重叠的情况下，最多可以将1MB的内存空间分成65536个段。此时每一个段的大小为16个字节。

由于偏移地址也占16位，所以每一个段的最大长度是216=64KB。这样的话，如果不允许段之间重叠，那么1MB的内存空间只能被划分为16个段。

同时需要指出的是，由于段寄存器左移4位形成段基址，所以每个段都是按16字节对齐的。此外，由于段的划分非常自由，所以同一个物理地址，实际上对应着多个逻辑地址。

# 检测点2.3答案 #

1.  INTEL 8086处理器有（8）个16位通用寄存器，分别是（AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP）。其中，有些还可以分开来作为两个独立的8位寄存器来用，这几个8位的寄存器分别是（AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH）。
2.  选择题（可多选）：INTEL 8086处理器取指令时，使用段寄存器（A）和指令指针寄存器（C）。方法是，将段寄存器的值（DF），加上指令指针寄存器的当前值，形成物理地址访问内存。  
    A.CS B.DS C.IP D.左移4位 E.右移4位 F.乘以16 G.除以10H
3.  物理地址132FEH对应的逻辑地址是（可多选）：ABCDF  
    A.132FH:000EH B.1300H:02FEH C.1000H:32FEH D.1320H:00FEH  
    E.102FH:03E0H F.0FE0H:34FEH

# 第二章习题答案 #

1.  在段与段之间互不重叠的前提下，1MB内存可以完整地划分为多少个16KB的段？  
    答案： 2(20-14)=26=64个
2.  数据段寄存器DS的值为25BCH时，计算INTEL 8086可以访问的物理地址范围。  
    25BC0H~35BBFH

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200704231505634.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200704225708756.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70