x86处理器中的CS与IP寄存器.docVIP

x86处理器中的CS与IP寄存器 (2012-08-09 14:34:07) 2.10? CS和IP（1） CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器，它们指示了CPU当前要读取指令的地址。CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，从名称上我们可以看出它们和指令的关系。 在8086PC机中，任意时刻，设CS中的内容为Ｍ，IP中的内容为Ｎ，8086CPU将从内存M*16+N单元开始，读取一条指令并执行。 也可以这样表述：8086机中，任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。 图2.10展示了8086CPU读取、执行指令的工作原理(图中只包括了和所要说明的问题密切相关的部件，图中数字都为十六进制)。 ? 图2.10? 8086PC读取和执行指令的相关部件 图2.10说明如下。 (1)?8086CPU当前状态：CS中的内容为2000H，IP中的内容为0000H； (2)?内存20000H~20009H单元存放着可执行的机器码； (3)?内存20000H~20009H单元中存放的机器码对应的汇编指令如下。 地址：20000H~20002H，内容：B8 23 01，长度：3Byte，对应汇编指令：mov ax,0123H 地址：20003H~20005H，内容：BB 03 00，长度：3Byte，对应汇编指令：mov bx,0003H 地址：20006H~20007H，内容：89 D8，长度：2Byte，对应汇编指令：mov ax,bx 地址：20008H~20009H，内容：01 D8，长度：2Byte，对应汇编指令：add ax,bx 下面的一组图(图2.11~图2.19)，以图2.10描述的情况为初始状态，展示了8086CPU读取、执行一条指令的过程。注意每幅图中发生的变化(下面对8086CPU的描述，是在逻辑结构、宏观过程的层面上进行的，目的是使读者对CPU工作原理有一个清晰、直观的认识，为汇编语言的学习打下基础。其中隐蔽了CPU的物理结构以及具体的工作细节)。 ? 图2.11? 初始状态(CS:2000H，IP:0000H，CPU将从内存2000H×16+0000H处读取指令执行) ? 图2.12? CS、IP中的内容送入地址加法器(地址加法器完成：物理地址=段地址×16+偏移地址) ? 图2.13? 地址加法器将物理地址送入输入输出控制电路 ? 图2.14? 输入输出控制电路将物理地址20000H送上地址总线 ? 图2.15? 从内存20000H单元开始存放的机器指令B8 23 01通过数据总线被送入CPU ? 图2.16? 输入输出控制电路将机器指令B8 23 01送入指令缓冲器 ? 图2.17? IP中的值自动增加 (读取一条指令后，IP中的值自动增加，以使CPU可以读取下一条指令。因当前读入的指令B82301 长度为3个字节，所以IP中的值加3。此时，CS：IP指向内存单元2000:0003。) 2.10 CS和IP（2） ? 图2.18? 执行控制器执行指令B8 23 01(即mov ax,0123H) ? 图2.19? 指令B8 23 01被执行后AX中的内容为0123H (此时，CPU将从内存单元2000:0003处读取指令。) 下面的一组图(图2.20~图2.26)，以图2.19的情况为初始状态，展示了8086CPU继续读取、执行3条指令的过程。注意IP的变化(下面的描述中，隐蔽了读取每条指令的细节)。 ? 图2.20? CS:2000H，IP:0003H(CPU将从内存2000H×16+0003H处读取指令BB 03 00) ? 图2.21? CPU从内存20003H处读取指令BB 03 00入指令缓冲器(IP中的值加3) ? 图2.22? 执行指令BB 03 00(即mov bx,0003H) ? 图2.23? CPU从内存20006H处读取指令89 D8入指令缓冲器(IP中的值加2) ? ? 图2.24? 执行指令89 D8(即mov ax,bx)后，AX中的内容为0003H ? 图2.25? CPU从内存20008H处读取指令01 D8入指令缓冲器(IP中的值加2) ? 图2.26? 执行指令01 D8(即add ax,bx)后，AX中的内容为0006H 通过上面的过程展示，8086CPU的工作过程可以简要描述如下。 (1)?从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器； (2)?IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令； (3)?执行指令。转到步骤(1)，重复这个过程。 在8086CPU加电启动或复位后(即CPU刚开始工作时)CS和IP被设置为CS=FFFFH，I