32位CPU所含有的寄存器及32位指令

32位CPU所含有的寄存器有：

4個資料寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2個變址和指標寄存器(ESI和EDI) 2個指標寄存器(ESP和EBP)
6個段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1個指令指標寄存器(EIP) 1個標誌寄存器(EFlags)

1、資料寄存器
資料寄存器主要用來儲存運算元和運算結果等資訊，從而節省讀取運算元所需佔用匯流排和訪問儲存空間的時間。
32位CPU有4個32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。
對低16位元據的存取，不會影響高16位的資料。
這些低16位寄存器分別命名為：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。
4個16位寄存器又可分割成8個獨立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每個寄存器都有自己的名稱，可獨立存取。
程式員可利用資料寄存器的這種“可分可合”的特性，靈活地處理字/位元組的資訊。

寄存器EAX通常稱為累加器(Accumulator)，用累加器進行的操作可能需要更少時間。可用於乘、 除、輸入/輸出等操作，使用頻率很高；
寄存器EBX稱為基地址寄存器(Base Register)。它可作為儲存空間指標來使用；
寄存器ECX稱為計數寄存器(Count Register)。
在迴圈和字串操作時，要用它來控制迴圈次數；在位操作中，當移多位時，要用CL來指明移位的位元；
寄存器EDX稱為資料寄存器(Data Register)。在進行乘、除運算時，它可作為預設的運算元參與運算，也可用於存放I/O的連接埠地址。

在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作為基址和變址寄存器來存放儲存單元的地址，
在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不僅可傳送資料、暫存資料儲存算術邏輯運算結果，
而且也可作為指標寄存器，所以，這些32位寄存器更具有通用性。

2、變址寄存器
32位CPU有2個32位通用寄存器ESI和EDI。
其低16位對應先前CPU中的SI和DI，對低16位元據的存取，不影響高16位的資料。

寄存器ESI、EDI、SI和DI稱為變址寄存器(Index Register)，它們主要用於存放儲存單元在段內的位移量，
用它們可實現多種儲存空間運算元的定址方式，為以不同的地址形式訪問儲存單元提供方便。
變址寄存器不可分割成8位寄存器。作為通用寄存器，也可儲存算術邏輯運算的運算元和運算結果。
它們可作一般的儲存空間指標使用。在字串操作指令的執行過程中，對它們有特定的要求，而且還具有特殊的功能。

3、指標寄存器
其低16位對應先前CPU中的BP和SP，對低16位元據的存取，不影響高16位的資料。
32位CPU有2個32位通用寄存器EBP和ESP。
它們主要用於訪問堆棧內的儲存單元，並且規定：
EBP為基指標(Base Pointer)寄存器，用它可直接存取堆棧中的資料；
ESP為堆棧指標(Stack Pointer)寄存器，用它只可訪問棧頂。

寄存器EBP、ESP、BP和SP稱為指標寄存器(Pointer Register)，主要用於存放堆棧記憶體儲單元的位移量，
用它們可實現多種儲存空間運算元的定址方式，為以不同的地址形式訪問儲存單元提供方便。
指標寄存器不可分割成8位寄存器。作為通用寄存器，也可儲存算術邏輯運算的運算元和運算結果。

4、段寄存器

段寄存器是根據記憶體分段的管理員模式而設定的。記憶體單元的物理地址由段寄存器的值和一個位移量組合而成
的，這樣可用兩個較少位元的值組合成一個可訪問較大物理空間的記憶體位址。
CPU內部的段寄存器：

ECS——程式碼片段寄存器(Code Segment Register)，其值為程式碼片段的段值；
EDS——資料區段寄存器(Data Segment Register)，其值為資料區段的段值；
EES——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值為附加資料區段的段值；
ESS——堆棧段寄存器(Stack Segment Register)，其值為堆棧段的段值；
EFS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值為附加資料區段的段值；
EGS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值為附加資料區段的段值。

在16位CPU系統中，它只有4個段寄存器，所以，程式在任何時刻至多有4個正在使用的段可直接存取；在32位
微機系統中，它有6個段寄存器，所以，在此環境下開發的程式最多可同時訪問6個段。

32位CPU有兩個不同的工作方式：實方式和保護方式。在每種方式下，段寄存器的作用是不同的。有關規定簡
單描述如下：

實方式： 前4個段寄存器CS、DS、ES和SS與先前CPU中的所對應的段寄存器的含義完全一致，記憶體單元的邏輯
地址仍為“段值：位移量”的形式。為訪問某記憶體段內的資料，必須使用該段寄存器和儲存單元的位移量。
保護方式： 在此方式下，情況要複雜得多，裝入段寄存器的不再是段值，而是稱為“選擇子”(Selector)的某個值。。

5、指令指標寄存器
32位CPU把指令指標擴充到32位，並記作EIP，EIP的低16位與先前CPU中的IP作用相同。

指令指標EIP、IP(Instruction Pointer)是存放下次將要執行的指令在程式碼片段的位移量。
在具有預取指令功能的系統中，下次要執行的指令通常已被預取到指令隊列中，除非發生轉移情況。
所以，在理解它們的功能時，不考慮存在指令隊列的情況。

6、標誌寄存器

一、運算結果標誌位
1、進位標誌CF(Carry Flag)
進位標誌CF主要用來反映運算是否產生進位或借位。如果運算結果的最高位產生了一個進位或借位，那麼，其值為1，否則其值為0。
使用該標誌位的情況有：多字(位元組)數的加減運算，無符號數的大小比較運算，移位操作，字(位元組)之間移位，專門改變CF值的指令等。

2、奇偶標誌PF(Parity Flag)
奇偶標誌PF用於反映運算結果中“1”的個數的奇偶性。如果“1”的個數為偶數，則PF的值為1，否則其值為0。
利用PF可進行同位檢查，或產生同位位元。在資料傳送過程中，為了提供傳送的可靠性，如果採用同位的方法，就可使用該標誌位。

3、輔助進位標誌AF(Auxiliary Carry Flag)
在發生下列情況時，輔助進位標誌AF的值被置為1，否則其值為0：

(1)、在字操作時，發生低位元組向高位元組進位或借位時；
(2)、在位元組操作時，發生低4位向高4位進位或借位時。
對以上6個運算結果標誌位，在一般編程情況下，標誌位CF、ZF、SF和OF的使用頻率較高，而標誌位PF和AF的使用頻率較低。

4、零標誌ZF(Zero Flag)
零標誌ZF用來反映運算結果是否為0。如果運算結果為0，則其值為1，否則其值為0。在判斷運算結果是否為0時，可使用此標誌位。

5、符號標誌SF(Sign Flag)
符號標誌SF用來反映運算結果的符號位，它與運算結果的最高位相同。在微機系統中，有符號數採用碼錶示法，所以，SF也就反映運算結果的加號或減號。運算結果為正數時，SF的值為0，否則其值為1。

6、溢出標誌OF(Overflow Flag)
溢出標誌OF用於反映有符號數加減運算所得結果是否溢出。如果運算結果超過當前運算位元所能表示的範圍，則稱為溢出，OF的值被置為1，否則，OF的值被清為0。

“溢出”和“進位”是兩個不同含義的概念，不要混淆。如果不太清楚的話，請查閱《電腦群組成原理》課程中的有關章節。

二、狀態控制標誌位
狀態控制標誌位是用來控制CPU操作的，它們要通過專門的指令才能使之發生改變。

1、追蹤標誌TF(Trap Flag)
當追蹤標誌TF被置為1時，CPU進入逐步執行方式，即每執行一條指令，產生一個單步插斷要求。這種方式主要用於程式的調試。

指令系統中沒有專門的指令來改變標誌位TF的值，但程式員可用其它辦法來改變其值。

2、中斷允許標誌IF(Interrupt-enable Flag)
中斷允許標誌IF是用來決定CPU是否響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的插斷要求。
但不管該標誌為何值，CPU都必須響應CPU外部的不可屏蔽中斷所發出的插斷要求，以及CPU內部產生的插斷要求。
具體規定如下：
(1)、當IF=1時，CPU可以響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的插斷要求；
(2)、當IF=0時，CPU不響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的插斷要求。
CPU的指令系統中也有專門的指令來改變標誌位IF的值。

3、方向標誌DF(Direction Flag)
方向標誌DF用來決定在串操作指令執行時有關指標寄存器發生調整的方向。具體規定在第5.2.11節——字串操作指令——中給出。
在微機的指令系統中，還提供了專門的指令來改變標誌位DF的值。

三、32位標誌寄存器增加的標誌位
1、I/O特權標誌IOPL(I/O Privilege Level)
I/O特權標誌用兩位二進位位來表示，也稱為I/O特權級欄位。該欄位指定了要求執行I/O指令的特權級。
如果當前的特權層級在數值上小於等於IOPL的值，那麼，該I/O指令可執行，否則將發生一個保護異常。

2、嵌套任務標誌NT(Nested Task)
嵌套任務標誌NT用來控制中斷返回指令IRET的執行。具體規定如下：

(1)、當NT=0，用堆棧中儲存的值恢複EFLAGS、CS和EIP，執行常規的中斷返回操作；

(2)、當NT=1，通過任務轉換實現中斷返回。

3、重啟動標誌RF(Restart Flag)
重啟動標誌RF用來控制是否接受調試故障。規定：RF=0時，表示“接受”調試故障，否則拒絕之。
在成功執行完一條指令後，處理機把RF置為0，當接受到一個非調試故障時，處理機就把它置為1。

4、虛擬8086方式標誌VM(Virtual 8086 Mode)
如果該標誌的值為1，則表示處理機處於虛擬8086方式下的工作狀態，否則，處理機處於一般保護方式下的工作狀態。

彙編指令集合

 

控制寄存器CR0,CR1,CR2,CR3和系統地址寄存器GDTR,LDTR,IDTR,TR 是80386處理器新增的，它們都是32位的。

 

 對於CR0，首位PE標記用於指定處理器的工作模式，末位PG標記用於指定處理器是否啟用分頁管理機制，MP,EM,TS,ET用於控制浮點副處理器的操作，其他位全為0了。CR0的低16位等同於80286的機器狀態字MSW。CR3，即是PDBR，用於儲存頁目錄在記憶體中的起始物理地址。
一、常用指令
1. 通用資料傳送指令.
   MOV 傳送字或位元組.
   MOVSX 先符號擴充,再傳送.
   MOVZX 先零擴充,再傳送.
   PUSH 把字壓入堆棧.
   POP 把字彈出堆棧.
   PUSHA 把AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI依次壓入堆棧.
   POPA 把DI,SI,BP,SP,BX,DX,CX,AX依次彈出堆棧.
   PUSHAD 把EAX,ECX,EDX,EBX,ESP,EBP,ESI,EDI依次壓入堆棧.
   POPAD 把EDI,ESI,EBP,ESP,EBX,EDX,ECX,EAX依次彈出堆棧.
   BSWAP 交換32位寄存器裡位元組的順序
   XCHG 交換字或位元組.( 至少有一個運算元為寄存器,段寄存器不可作為運算元)
   CMPXCHG 比較並交換運算元.( 第二個運算元必須為累加器AL/AX/EAX )
   XADD 先交換再累加.( 結果在第一個運算元裡 )
   XLAT 位元組查錶轉換.
   BX 指向一張 256 位元組的表的起點, AL 為表的索引值 (0-255,即 0-FFH); 返回 AL 為查表結果. ( [BX+AL]->AL )

2. 輸入輸出連接埠傳送指令.
   IN I/O連接埠輸入. ( 文法: IN 累加器, {連接埠號碼│DX} )
   OUT I/O連接埠輸出. ( 文法: OUT {連接埠號碼│DX},累加器 )
   輸入輸出連接埠由立即方式指定時, 其範圍是 0-255; 由寄存器 DX 指定時,其範圍是 0-65535.
3. 目的地址傳送指令.
   LEA 裝入有效地址.
     例: LEA DX,string ;把位移地址存到DX.
   LDS 傳送目標指標,把指標內容裝入DS.
     例: LDS SI,string ;把段地址:位移地址存到DS:SI.
   LES 傳送目標指標,把指標內容裝入ES.
     例: LES DI,string ;把段地址:位移地址存到ESDI.
   LFS 傳送目標指標,把指標內容裝入FS.
     例: LFS DI,string ;把段地址:位移地址存到FSD.
   LGS 傳送目標指標,把指標內容裝入GS.
     例: LGS DI,string ;把段地址:位移地址存到GSDI.
   LSS 傳送目標指標,把指標內容裝入SS.
     例: LSS DI,string ;把段地址:位移地址存到SSDI.

4. 標誌傳送指令.
   LAHF 標誌寄存器傳送,把標誌裝入AH.
   SAHF 標誌寄存器傳送,把AH內容裝入標誌寄存器.
   PUSHF 標誌入棧.
   POPF 標誌出棧.
   PUSHD 32位標誌入棧.
   POPD 32位標誌出棧.

二、算術運算指令
   ADD 加法.
   ADC 帶進位加法.
   INC 加 1.
   AAA 加法的ASCII碼調整.
   DAA 加法的十進位調整.
   SUB 減法.
   SBB 帶借位減法.
   DEC 減 1.
   NEC 求反(以 0 減之).
   CMP 比較.(兩運算元作減法,僅修改標誌位,不回送結果).
   AAS 減法的ASCII碼調整.
   DAS 減法的十進位調整.
   MUL 無符號乘法.
   IMUL 整數乘法.

     以上兩條,結果回送AH和AL(位元組運算),或DX和AX(字運算),
   AAM 乘法的ASCII碼調整.
   DIV 無符號除法.
   IDIV 整數除法.
     以上兩條,結果回送:
     商回送AL,餘數回送AH, (位元組運算);
     或 商回送AX,餘數回送DX, (字運算).

   AAD 除法的ASCII碼調整.
   CBW 位元組轉換為字. (把AL中位元組的符號擴充到AH中去)
   CWD 字轉換為雙字. (把AX中的字的符號擴充到DX中去)
   CWDE 字轉換為雙字. (把AX中的字元號擴充到EAX中去)
   CDQ 雙字擴充. (把EAX中的字的符號擴充到EDX中去)

三、邏輯運算指令
   AND 與運算.
   OR 或運算.
   XOR 異或運算.
   NOT 取反.
   TEST 測試.(兩運算元作與運算,僅修改標誌位,不回送結果).
   SHL 邏輯左移.
   SAL 算術左移.(=SHL)
   SHR 邏輯右移.
   SAR 算術右移.(=SHR)
   ROL 迴圈左移.
   ROR 迴圈右移.
   RCL 通過進位的迴圈左移.
   RCR 通過進位的迴圈右移.
     以上八種移位指令,其移位次數可達255次.
     移位一次時, 可直接用作業碼. 如 SHL AX,1.
     移位>1次時, 則由寄存器CL給出移位次數.
      如 MOV CL,04
         SHL AX,CL

四、串指令
   DS:SI 源串段寄存器 :源串變址.
   ES I 目標串段寄存器:目標串變址.
   CX 重複次數計數器.
   AL/AX 掃描值.
   D標誌 0表示重複操作中SI和DI應自動增量; 1表示應自動減量.

Z標誌 用來控制掃描或比較操作的結束.
   MOVS 串傳送.
   ( MOVSB 傳送字元. MOVSW 傳送字. MOVSD 傳送雙字. )
   CMPS 串比較.
   ( CMPSB 比較字元. CMPSW 比較字. )
   SCAS 串掃描.
     把AL或AX的內容與目標串作比較,比較結果反映在標誌位.
   LODS 裝入串.
     把源串中的元素(字或位元組)逐一裝入AL或AX中.
   ( LODSB 傳送字元. LODSW 傳送字. LODSD 傳送雙字. )
   STOS 儲存串.
   是LODS的逆過程.
   REP 當CX/ECX<>0時重複.
   REPE/REPZ 當ZF=1或比較結果相等,且CX/ECX<>0時重複.
   REPNE/REPNZ 當ZF=0或比較結果不相等,且CX/ECX<>0時重複.
   REPC 當CF=1且CX/ECX<>0時重複.
   REPNC 當CF=0且CX/ECX<>0時重複.

五、程式轉移指令
1.簡單的條件轉移指令
JZ(或jE)    OPR---------------結果為零轉移, 測試條件ZF=1
JNZ(或jNE) OPR --------------結果不為零轉移,測試條件ZF=0
JS   OPR----------------------結果為負轉移, 測試條件SF=1
JNS   OPR---------------------結果為正轉移, 測試條件SF=0
JO   OPR--------------------- 溢出轉移,      測試條件OF=
JNO   OPR --------------------不溢出轉移 ,   測試條件SF=0
JP   OPR ---------------------結果為偶轉移, 測試條件SF=1
JNP   OPR --------------------結果為奇轉移 , 測試條件SF=0
JC   OPR -------------------- 有進位轉移 ,   測試條件SF=1
JNC   OPR --------------------無進位轉移,    測試條件SF=0

2.無符號比較條件轉移指令(以下指令經常是CMP OPD,OPS後面的指令根據比較結果來實現轉移)
JB(或JNAE) opd --------------小於或者不大於等於則轉移
JNB(或JAE) opd---------------不小於或者大於等於則轉移
JA(或NJBE) OPD---------------大於或者不小於等於則轉移
JNA(或JBE) OPD---------------不大於或者小於等於則轉移

3.帶符號比較條件轉移指令
JL(或JNGE) --------------小於或者不大於等於則轉移
JNL(或JGE)--------------不小於或者大於等於則轉移
JG(或NJLE)---------------大於或者不小於等於則轉移
JNG(或JLE)---------------不大於或者小於等於則轉移

六、調用子程式與返回指令
CALL     子程式調用指令
RET   子程式返回指令

六、其它指令
OFFSET   -------------------- 返回位移地址
SEG     -------------------- 返回段地址
EQU(=) -------------------- 等值語句
PURGE -------------------- 解除語句
DUP    -------------------- 運算元欄位用複製操作符
SEGMENT,ENDS -------------------- 段定義指令
ASSUME   -------------------- 段地址分配指令
ORG    -------------------- 起始位移地址設定指令
$      --------------------地址計數器的當前值
PROC，ENDP -------------------- 流程定義語句
NAME，TITLE，END -------------------- 程式開始結束語句
MACRO，ENDM    --------------------宏定義指令
XLAT    （TRANSLATE） --------------------   換碼指令----

七、條件標誌
ZF 零標誌 -- 當結果為負時,SF=1,否則,SF=0.
AF 輔助進位標誌---運算過程中第三位有進位值,置AF=1,否則,AF=0
PF 奇偶標誌------當結果運算元中偶數個"1",置PF=1,否則,PF=0
SF 符號標誌----當結果為負時,SF=1;否則,SF=0.溢出時情形例外
CF 進位標誌----- 最高有效位產生進位值,例如,執行加法指令時,MSB有進位,置CF=1;否則,CF=0.
OF 溢出標誌-----若運算元結果超出了機器能表示的範圍,則產生溢出,置OF=1,否則,OF=0

 

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