CPU中的主要部件是寄存器，寄存器是CPU中程序猿可以用指令读写的部件，程序猿通过改变各种寄存器中的内容来实现对CPU的控制。

8086CPU有14个寄存器：AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP, IP, CS, SS, DS, ES, PSW，分类如下。关于每种寄存器的功能，点击这里查看

一、通用寄存器

1.1 整个寄存器

8086CPU的所有寄存器都是16位(Bit)，可以存放两个字节。

以AX为例，通用寄存器的逻辑结构如图2.1所示

• 现在有一个十进制数据：18，转换为二进制后为：10010，在寄存器AX中的存储如下

• 现在有一个十进制数据：20000，其二进制表示：100111000100000，在寄存器AX中的存储：
  

1.2 低+高

8086CPU的上一代CPU寄存器是8位的，为了保证兼容，使得原来基于上代CPU编写的程序能够运行在8086之上，8086CPU的AX，BX，CX，DX都可以分为两个独立的8位寄存器来使用。

以AX为例，8086CPU的16位寄存器分为两个8位寄存器的情况如下图所示

AX的低8位（0位-7位）构成了AL寄存器，高8位（8位-15位）构成了AH寄存器。AH和AL寄存器都是可以独立使用的8位寄存器

现在，将一个16位数据拆成两个8位数据后，数据的变化如下

可以看到其中的16位数据可以拆为低8位和高8位数据

二、字在寄存器中的存储

1个16位寄存器存储1个字，两个字节，这两个字节分为高8位字节和低8位字节

三、汇编指令

通过汇编指令控制CPU进行工作，看一下表2.1中的几条汇编指令

在写一条汇编指令或一个寄存器的名称时不区分大小写

// 以下两条指令意义一样
mov ax, 18
MOV AX, 18

3.1 16位寄存器数据改变

将CPU执行下表中所列的程序段中的每条指令后，对寄存器中的数据改变如下

上面最后一条语句结果是什么？

对于上面那个只能保存4位16进制的解释，这是因为1个16进制数据换算成二进制数据，就需要4bit来表示，所以一个寄存器有16bit，最终为一个寄存器保存4个16进制数据

3.2 分为高低位寄存器数据改变

四、物理地址

CPU访问内存单元时，要给出内存单元的地址。所有内存单元构成的储存空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，这个唯一的地址称为物理地址。

CPU通过地址总线送入存储器的，必须是一个内存单元的物理地址。在CPU向地址总线上发出物理地址之前，必须要在内部先形成这个物理地址。

不同的CPU可以有不同的物理地址形成方式。现在讨论8086CPU是如何在内部形成内存单元的物理地址。

五、16位结构的CPU

8086CPU的上一代CPU（8080、8085）等是8位机，而8086是16位机，也可以说8086是16位结构的CPU。那么什么是16位结构的CPU呢？

还记得吗，最一开头说的CPU是由运算器、控制器、寄存器组成的，所以CPU的结构特性和它们之间是离不开关系的。

简单来讲：16位结构描述了一个CPU具有以下几方面的结构特性

8086是16位结构的CPU，也就是说，在8086内部，能够一次性处理、传输、暂时存储的信息的最大长度是16位的。

内存单元的地址在送上地址总线之前，必须在CPU中处理、传输、暂时存放，对于16位CPU，能够一次性处理、传输、暂时存储16位的地址。

六、8086CPU给出物理地址的方法

8086CPU有20位地址总线，可以传送20位地址，达到寻址能力。8086CPU又是16位结构，在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位（只能找到个内存的数据）。从8086CPU的内部结构来看，如果将地址从内部简单发出，那么它只能送出16位的地址，表现出的寻址能力只有。

8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址。

8086CPU相关部件的逻辑部件结构如下图2.6所示

如图2.6所示，当8086CPU要读写内存时

1. CPU中相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，另一个称为偏移地址
2. 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件
3. 地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址
4. 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路
5. 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线
6. 20位物理地址被地址总线传送到存储器

地址加法器采用公式（1）来合成物理地址

例如，8086CPU要访问地址为123C8 H的内存单元时，地址加法器的工作过程如图2.7所示

七、段地址x16+偏移地址=物理地址的本质含义

“段地址x16+偏移地址=物理地址“的本质含义：CPU在访问内存时，用一个基础地址（段地址x16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。

下面，用一个例子做一个比喻。

7.1 例子1

比如说，学校、体育馆、图书馆在一条笔直的单行路上，学校位于路的起点，如下图所示

现在你要去图书馆，想知道那里的地址，现在有两种可以告诉你图书馆的地址

1. 从学校走2826m到达图书馆，这个2828m可以认为是图书馆的物理地址
2. 从学校走2000m到体育馆，从体育馆再走826m到图书馆。第一个距离2000m，适当对于起点的基础地质，第二个距离826m是相对于基础地质的偏移地址。

7.2 例子2

给上面的例子加一个限制条件，你问我图书馆的地址我只能将它写在纸上告诉你。对于2827这个数据，我只能用4位数据的纸条才能写下。

但是，现在只有很多3位数据的纸条，这样就只能以下面这种方式告诉你这个数据

在第一张图写上200（段地址），在第二张纸上写上826（偏移地址），这样物理地址就为

%5Ctimes%2010%20%2B%20826(%5Ctext%7B%E5%81%8F%E7%A7%BB%E5%9C%B0%E5%9D%80%7D)%3D2826(%5Ctext%7B%E7%89%A9%E7%90%86%E5%9C%B0%E5%9D%80%7D)%0A#card=math&code=200%28%5Ctext%7B%E6%AE%B5%E5%9C%B0%E5%9D%80%7D%29%5Ctimes%2010%20%2B%20826%28%5Ctext%7B%E5%81%8F%E7%A7%BB%E5%9C%B0%E5%9D%80%7D%29%3D2826%28%5Ctext%7B%E7%89%A9%E7%90%86%E5%9C%B0%E5%9D%80%7D%29%0A&id=HZvEe)

8086CPU就是一个只能提供两张3位数据纸条的CPU

八、段地址并不分段

之前使用公式（1）计算物理地址的时候，提到过一个段地址。”段地址“这个名称中包含着段的概念，这种说法会对学习者产生舞蹈，使人误以为内存被划分为了一个一个的段，每一个段都有一个段地址 。

其实，内存并没分段，段的划分来自于CPU ，由于8086CPU用 的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式来管理内存。

也就是说：可以使用内存划分段的方式帮助记忆，但是真实的分段其实是来自于CPU。

如图2.9所示，我们可以认为（虽然结果并不是这是）：地址10000H~100FFH的内存单元组成一个段，该段的起始地址（基础地质）为10000H，段地址为1000H，大小为100H.

我们也可以认为地址10000H~1007FH， 10080H~100FFH的内存单元组成两个段，它们的起始地址（基础地址）为：10000H和10080H，段地址为：1000H和1008H，大小都为80H.

为了编程时的方便，可以将若干地址连续的内存单元看作一个段，用定位段的起始地址（基础地址），用偏移地址定位段中的内存单元。

有两点需要注意：

• 必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数
• 偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为，所以一个段的长度最大为

九、段寄存器

8086CPU在访问内存时需要由相关部件提供内存单元的段地址和偏移地址，送入地址加法器合成物理地址。

这里，需要知道，是什么部件提供段地址。段地址在8086CPU的段寄存器中存放。8086有4个段寄存器：CS, DS, SS, ES。当8086CPU要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。

十、CS和IP

CS和IP是8086CPU中最关键的寄存器，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为指针指针寄存器。

在8086PC机中，任意时刻，设CS中的内容为M，IP中的内容为N，8086CPU将从内存单元开始，读取一条指令并执行。

或者表述为：8086PC机，任意时刻，CPU将CS : IP指向的内容当作指令执行。

下面这张图2.10就展示了8086CPU读取、执行指令的工作原理

可以看到，在2.10中，CS中存放的段地址：2000H，而IP中的内容为0000H，所以要取得地址为：20000H，取到的指令为mov ax, 0123H。

内存20000H~20009H单元中存放着可执行的机器码，这些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，用一个动态图来展示CPU怎么读取指令，并且执行指令的过程

通过上面的演示过程，可以知道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区
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,IP=0000H，即在8086PC机刚启动时，CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行，FFFF0H单元中的指令是8086机开机后执行的第一条指令。

思考：什么时候把二进制信息看作指令，什么时候看作数据？

之前学习过，在内存中，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。CPU在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据。所以什么将内存中的信息看作指令？

答案：CPU将CS : IP指向的内存单元中的内容看作为指令。因为在任何时候，CPU将CS，IP中的内容当作指令的段地址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中读取指令码执行。

十一、修改CS、IP的指令

在CPU中，程序员能够用指令读写的部件只有寄存器，程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的，程序猿可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。

对于一般的通用寄存器，我们可以使用指令mov来改变AX中的值

; 使用mov指令改变AX寄存器中的值
mov ax, 123        ; 将AX中的值设为123

8086CPU大部分寄存器的值都可以使用mov指令来改变，**mov**指令被称为传送指令。

但是，**mov**指令不能设置CS、IP中的值，因为8086CPU没有提供这样的功能。能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令，一个最简单的可以修改CS、IP的指令：jmp指令。

; 使用jmp跳转指令修改CS和IP中的值
; 1.如果想要同时修改CS和IP的内容，使用 jmp 段地址:偏移地址的指令完成
jmp 2AE3: 3        ; 执行后：CS=2AE3H, IP=0003H，CPU将从2AE33H处读取指令
jmp 3:0B16        ; 执行后，CS=0003H, IP=0B16H，CPU将从00B46H处读取指令
; 2.仅仅想要修改IP中的内容，使用jmp 寄存器就可完成
jmp ax            ; 执行前：ax=1000H, CS=2000H, IP=0003H            功能类似于 mov IP, ax
                ; 执行后：ax=1000H, CS=2000H, IP=1000H
jmp bx            ; 执行前：bx=0B16H, CS=2000H, IP=0003H
                ; 执行后：bx=0B16H, CS=2000H, IP=0B16H

可以看P45问题3来帮助理解这个执行的过程

十二、代码段

前面（八、段地址并不分段）说过，对于8086PC机，可以将一组内存单元理解为一个段。

将长度为#card=math&code=%5Ctext%7BN%7D%28%5Ctext%7BN%7D%5Cleqslant%2064%5Ctext%7BKB%7D%29&id=GfdKS)的一组代码，存放在一组地址连续、起始地址为16倍数的内存单元中，可以认为这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段。

拿一个例子来说

mov ax, 0000        ; (B8 00 00)  mov指令对应的二进制为B8
add ax, 0123H        ; (05 23 01)  add指令对应的二进制位05
mov bx, ax            ; (8B D8)
jmp bx                ; (FF E3)

可以看到上面这段指令一共10个字节（B8 00 00 05 23 … FF E3）

将上述的10个字节的指令，存放在123B0H~123B9H的一组内存单元中，这段内存就是一个内存段，段地址为123BH，长度为10个字节

既然代码段中存放的是代码，所以这个是绝对不可以当作普通的二进制信息被执行，必须成为指令才可以，这个时候用到了上面的CS和IP，CS和IP所指向的内存单元就应该是代码段的物理地址。就像上面的123B0 H，就需要将它的物理地址放到CS和IP中，CS=123BH, IP=0000H.

检测点

监测点2.1

1.写出每条汇编指令执行后相关寄存器中的值

2.只能使用目前学过的汇编指令，最多使用4条指令，编程计算2的4次方

mov ax,2
add ax,ax
add ax,ax
add ax,ax

add指令 在汇编中表示两个数相加，而在数学中 两个一样的数相加的值刚好等于这个数乘以2。但是这道题仅仅针对2的次方 如果是其他数的次方 4条或者更多指令只使用add和mov指令是计算不出来结果的。

监测点2.2

1.给定段地址0001H，仅通过变化偏移地址寻址，CPU的寻址范围为 00010 H 到 1FFFF H 。

2.有一数据存放在内存20000H单元中，现给定段地址为SA，若想用偏移地址寻到此单元。则SA应满足的条件是：最小为 1001H，最大为 2000H。

提示，反过来思考一下，当段地址给定为多少，CPU无论怎么变化偏移地址都无法寻到20000H单元？

监测点2.3

下面的3条指令执行后，CPU修改几次IP？都是在什么时候？最后IP中的值是多少？

; 第一条指令
mov ax, bx
; 第二条指令
sub ax, ax
; 第三条指令
jmp ax

只在最后的jmp ax中修改了一次IP，最后的IP值为0000 H.

实验部分

关于实验部分，因为WIN10系统不能进入8086虚拟环境，所以这里使用emu8086来做实验

最简单的汇编进门

assume cs:code
data segment
   db 'Welcome to asm','$'
data ends
code segment
   start:
       mov ax,4E20H
       add ax,1416H
       mov bx,2000H
       add ax,bx
       mov ax,001AH
       mov bx,0026H
       add al,bl
       add ah,bl
       add bh,al
       mov ah,0
       add al,bl
       add al,9CH
code ends
end start

通过F8单步调试后，可以看到对应的寄存器在不断的变化数据。