電腦寄存器分類

電腦寄存器分類簡介: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。