chap1.1_CPU寄存器
1 CPU的功能模块
CPU从逻辑上可以划分成3个模块，分别是控制单元、运算单元和存储单元，这三部分由CPU内部总线连接起来
控制单元：控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)
运算单元：是运算器的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。
存储单元：包括CPU片内缓存和寄存器组，是CPU中暂时存放数据的地方
简单的描述下CPU是如何进行计算的。
例如计算2个数的和：
首先，CPU根据指令寄存器，定位到内存中当前需要执行的指令内容的位置
CPU的控制器从内存读取两条MOV指令，执行指令将内存的值赋值到两个不同的寄存器中。
然后。CPU的控制器从内存读取一条ADD指令，计算两个寄存器中数的和值。
计算的结果保存在第三个寄存器中，并将此寄存器的结果返回到内存中。
以上过程就包含了CPU的寻址，计算，读写这三个主要功能
2 CPU总线
- 地址总线
CPU是通过地址总线来进行内存地址寻址的。8086cpu有20根地址总线,可以访问 1M (1<<20 )的内存空间。
CPU地址总线的位数决定了CPU的寻址能力。
- 数据总线
CPU通过数据总线来进行内存和其他器件之间的数据传递。8086有16根数据总线，每次可以读写16位数据。
数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传输速度。
- 控制总线
CPU通过控制总线发出各种控制命令，用来操作外部设备。
3 CPU寄存器
说明：关于CPU寄存器的话，网上很多资料。这边只做一个总结。
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%84%E5%AD%98%E5%99%A8
要编写操作系统，首先要熟悉CPU的结构，这样才能控制CPU完成自己想要的操作。CPU是由很多个寄存器构成的，通过汇编语言操作寄存器的数据，从而进行CPU的执行和运算。
CPU寄存器组可以分为通用寄存器组，段寄存器组，指令指针寄存器 和 标志寄存器。
16位cpu的寄存器组
8086 有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为(1)通用寄存器-包括数据寄存器和指针寄存器、(2)指令指针寄存器、(3)标志寄存器和(4)段寄存器等4类。
CPU数存器组:
总共4个数据寄存器，2个指针寄存器以及2个变址寄存器，如下：
- 4个数据寄存器(AX、BX、CX和DX)
- 2个指针寄存器(SP和BP)
- 2个变址寄存器(SI和DI)
通用寄存器
| 名称 | 所属寄存器组 | 作用 |
|---|---|---|
| 通用寄存器 | ||
| AX | 累加寄存器(accumulator) | 累加寄存器 1.作为数据寄存器 2.累加器可用于乘、除、输入/输出等操作 |
| BX | 基址寄存器(base) | 基址寄存器。 1.作为数据寄存器 2.可作为基址寄存器来使用，配合段寄存器寻址 |
| CX | 计数寄存器(count) | 1. 计数寄存器:在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数 2.位移寄存器:在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数 |
| DX | 数据寄存器(data) | 1.在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算 2.用于存放I/O的端口地址 |
| 指针寄存器 | ||
| SI | 变址寄存器(source index) | 源变址寄存器 |
| DI | 变址寄存器(destination index) | 目标变址寄存器 |
| 指令指针寄存器 | ||
| SP | 栈指针寄存器(stack pointer) | 栈指针寄存器 |
| BP | 基数指针寄存器(base pointer) | 基址指针寄存器 |
| IP | 指令指针寄存器 | 指向当前需要取出的指令字节。IP指向的是指令地址的段内地址偏移量 |
| 段寄存器组 | ||
| CS | 代码段寄存器(code segment) | 用于代码段内存位置寻址 |
| DS | 数据段寄存器(data segment ) | 用于数据段内存位置寻址 |
| SS | 栈段寄存器(stack segment) | 用于堆栈内存位置寻址 |
| ES | 附加段寄存器(extra segment) | |
| 标志寄存器 | ||
| FR | 标志寄存器(Flags Register) | 存放条件标志、控制标志寄存器 |
通用寄存器: AX，BX，CX，DX
大小为16位又可再拆分高低位使用，大小为8位：AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL。
| 寄存器（16位） | AX | BX | CX | DX |
|---|---|---|---|---|
| 高位（8位） | AH | BH | CH | DH |
| 低位（8位） | AL | BL | CL | DL |
1. 累加寄存器 AX -accumulator,累加寄存器。
作用：累加器可用于乘、除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高
2. 基址寄存器 BX -base 基址寄存器。存储器指针
作用：它可作为存储器指针来使用；
3. 计数寄存器 CX -counter，计数寄存器。串操作，循环操作计数寄存器，其中的CL低位为移位操作计数器
作用：在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数
4. 数据寄存器 DX -data，数据寄存器。乘除运算
作用：在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址
5. 指针寄存器（16位）
6. 指令指针寄存器（16位）
7. 段寄存器组（16位）
8. 标志寄存器（每个标志占一位）FLAGS
32位cpu的寄存器组
CPU数存器组:
后来出现的32位处理器在16位的基础上延伸到32位：
总共有：
4个32位的数据寄存器：EAX、EBX、ECX和EDX。而这4个32位寄存器的低位和原先16位的一样，命名为：AX、BX、CX和DX。
2个指针寄存器：名称为ESP和EBP，
2个变址寄存器：名称为ESI和EDI。
1. 通用寄存器组（32位）
| ★名称 | ★作用 | |||
|---|---|---|---|---|
| 位数 | 32位 | 16位 | 8位（高） | 8位（低） |
| 通用寄存器组 | ||||
| 累加寄存器 | eax | ax | ah | al |
| 基址寄存器 | ebx | bx | bh | bl |
| 计数寄存器 | ecx | cx | ch | cl |
| edx | dx | dh | dl | |
| 指针寄存器组 | ||||
| 源变址寄存器 | esi | si | — | — |
| 目标变址寄存器 | edi | di | — | — |
| 指针寄存器组 | ||||
| 栈寄存器组 | ||||
| 栈指针寄存器 | esp | sp | — | — |
| 基址指针寄存器 | ebp | bp | — | — |
| 指令指针寄存器 | ||||
| 指令指针寄存器 | eip | ip | — | — |
| 段寄存器组 | ||||
| 代码段寄存器 | cs | — | — | |
| 数据段寄存器 | ds | — | — | |
| 栈段寄存器 | ss | — | — | |
| 附加段寄存器 | es | — | — | |
| 附加段寄存器 | fs | — | — | |
| 附加段寄存器 | gs | — | — | |
| 标志寄存器 | ||||
| 标志寄存器 | cflags | — | — |
64位cpu的寄存器组
CPU数存器组:
| ★名称 | 所属寄存器组 | ★作用 | |
|---|---|---|---|
| **通用寄存器组 | |||
| RAX | 数据寄存器(accumulator) | 累加寄存器，1.作为数据寄存器 2.累加器可用于乘、除、输入/输出等操作 |
|
| RBX | 数据寄存器(base) | 基址寄存器。1.作为数据寄存器 2.可作为基址寄存器来使用，配合段寄存器寻址 |
|
| RCX | 数据寄存器(count) | 1. 计数寄存器:在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数 2.位移寄存器:在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数 |
|
| RDX | 数据寄存器(data) | 1.在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算 2.用于存放I/O的端口地址 |
|
| 指针寄存器 | |||
| RSP | 栈指针寄存器(stack pointer) | 栈指针寄存器 | |
| RBP | 基数指针寄存器(base pointer) | 基址指针寄存器 | |
| 指令指针寄存器 | |||
| RSI | 变址寄存器(source index) | 源变址寄存器 | |
| RDI | 变址寄存器(destination index) | 目标变址寄存器 | |
| RIP | 指令指针寄存器 |
还新增了8个64位的寄存器:
R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15