Шаг 7.
Регистры

    На этом шаге мы познакомимся с регистрами.

    Процессор имеет 14 регистров (смотри шаг 4), используемых для управления выполняющейся программой, адресации памяти и обеспечения арифметических вычислений. Каждый регистр имеет длину в одно слово (16 бит) и адресуется по имени. Биты регистра принято нумеровать слева направо.

    Замечание. Процессоры 80386, 80486, Pentium имеют ряд дополнительных регистров, некоторые из них 32-битовые. Эти регистры здесь не рассматриваются.

    Перечислим регистры и кратко определим их назначение.

  1. Сегментные регистры (CS, DS, SS, ES).
    • Регистр сегмента кода (CS) содержит начальный адрес сегмента кода. Этот адрес плюс значение смещения в командном указателе (IP) определяет адрес команды, которая должна быть выбрана для выполнения.
    • Регистр сегмента данных (DS) содержит начальный адрес сегмента данных. Этот адрес плюс значение смещения, определенное в команде, указывают на конкретную ячейку в сегменте данных.
    • Регистр сегмента стека (SS) содержит начальный адрес сегмента стека.
    • Регистр ES. Некоторые операции над строками используют дополнительный сегментный регистр для управления адресацией памяти. В этом случае этот регистр связан с индексным регистром DI. Если необходимо использовать регистр ES, ассемблерная программа должна его инициализировать.
  2. Регистры общего назначения (AX, BX, CX, DX). Особенность этих регистров состоит в том, что возможна адресация их как одного целого слова, так и однобайтовой части. Левый байт является старшей частью (High), а правый - младшей частью (Low) соответствующего регистра. Например, двухбайтовый регистр CX состоит из двух однобайтовых CH и CL, и ссылки на регистр возможны по любому из этих трех имен.


    Рис.1. Адресация регистров общего назначения

        Таким образом, любые регистры общего назначения могут участвовать в арифметических операциях как 8, так и 16-битовых значений. Разберем назначение каждого из регистров.

    • Регистр AX. Он является основным сумматором и применяется для всех операций ввода-вывода, некоторых операций над строками и некоторых арифметических операций. Например, команды умножения, деления и сдвига предполагают использование регистра AX. Некоторые команды генерируют более эффективный код, если они имеют ссылки на регистр AX.
    • Регистр BX. Он является базовым регистром. Это единственный регистр общего назначения, который может использоваться в качестве "индекса" для расширенной адресации. Также он используется при организации вычислений.
    • Регистр CX. Это счетчик, используемый для управления числом повторений циклов и для операций сдвига влево или вправо. Регистр CX используется также при вычислениях.
    • Регистр DX. Он является регистром данных и применяется для некоторых операций ввода-вывода и тех операций умножения и деления над большими числами, которые используют регистровую пару DX:AX.
  3. Регистровые указатели (SP, BP). Они обеспечивают системе доступ к данным в сегменте стека. Реже используются в арифметических операциях.
    • Регистр SP. Указатель стека обеспечивает использование стека в памяти, позволяет временно хранить адреса и иногда данные. Этот регистр связан с регистром SS для адресации стека.
    • Регистр BP. Указатель базы облегчает доступ к параметрам (данным и адресам, переданным через стек).
  4. Индексные регистры (SI, DI). Оба индексных регистра могут применяться для расширенной адресации и для использования в арифметических операциях.
    • Регистр SI. Этот регистр является индексом источника данных и применяется для некоторых операций над строками. В этом случае он адресует память в паре с регистром DS.
    • Регистр DI. Этот регистр является индексом назначения и применяется также для строковых операций. В данном случае он используется совместно с регистром ES.
  5. Регистр командного указателя (IP). Он содержит смещение на команду, которая должна быть выполнена. Обычно этот регистр в программе не применяется, но он может изменять свое значение при использовании отладчика в процессе тестирования программы.
  6. Флаговый регистр (иногда мы будем обозначать его через FLAGS). Девять из шестнадцати бит флагового регистра являются активными и определяют текущее состояние машины и результаты выполнения команд:


    Рис.2. Структура флагового регистра

    Многие арифметические команды и команды сравнения изменяют состояние флагов. Назначение флагов приведено в таблице 1.

Таблица 1. Назначение флаговых битов
Флаг
Назначение
OF (Переполнение)
Указывает на переполнение старшего бита при арифметических командах.
DF (Направление)
Обозначает левое или правое направление пересылки или сравнения строковых данных.
IF (Прерывание)
Указывает на возможность внешних прерываний.
TF (Пошаговый режим)
Обеспечивает возможность работы процессора в пошаговом режиме.
SF (Знак)
Содержит результирующий знак после арифметических операций (0 - плюс, 1- минус).
ZF (Ноль)
Показывает результат арифметических операций и операций сравнения (0 - ненулевой, 1 - нулевой результат).
AF (Внешний перенос)
Содержит перенос из 3-го бита для 8-битовых данных, используется для специальных арифметических операций.
PF (Контроль четности, паритета)
Если младшие 8 битов содержат четное число единиц, то значение флага равно 1, в противном случае - 0.
CF (Перенос)
Содержит перенос из старшего бита после арифметических операций, а также последний бит при сдвигах или циклических сдвигах.

    При программировании на Ассемблере наиболее часто используются флаги OF, SF, ZF и CF для арифметических операций и операций сравнения, а флаг DF - для обозначения направления в операциях над строками.

    На следующем шаге мы начнем разбирать основные арифметические команды.


Предыдущий шаг Содержание Следующий шаг