8086汇编语言基础知识

参考书目：王爽《汇编语言》（第4版）
处理器架构：Intel 8086

一、基础原理

1.1 计算机基本结构

计算机由 CPU（中央处理器）、内存（存储器）和 I/O 设备（外部设备）三大部分组成。CPU 是计算机的核心，负责执行指令；内存用于存储程序和数据；I/O 设备实现人机交互和数据输入输出。

CPU 通过总线（Bus） 与内存和 I/O 设备连接。8086 CPU 的外部总线分为三类：

1.2 内存与地址

内存是计算机中用于存储程序和数据的部件。内存被划分为若干个存储单元，每个存储单元可存储 1 字节（8 bit）的数据。每个存储单元都有一个唯一的编号，称为地址（Address）。

8086 CPU 有 20 根地址线，因此可寻址的内存空间为 2^20 = 1,048,576 字节 = 1MB，地址范围为 00000H ~ FFFFFH。

关键概念：

1.3 段地址与物理地址的计算

8086 CPU 内部所有寄存器都是 16 位的，只能直接处理 16 位数据，但地址总线是 20 位的，需要 20 位地址。为了解决这个矛盾，8086 采用段地址 + 偏移地址的方式来形成 20 位物理地址。

物理地址计算公式：

物理地址 = 段地址 × 10H + 偏移地址

即段地址左移 4 位（乘以 16），再加上偏移地址，得到 20 位物理地址。

示例：

段的特性：

• 段的起始地址必须是 16 的倍数（即段地址 × 10H）
• 段的最大长度为 64KB（偏移地址范围 0000H ~ FFFFH）
• 一个物理地址可以由多个不同的"段地址:偏移地址"组合表示（例如 12389H 可以是 1230H:0089H，也可以是 1238H:0009H）

1.4 内存分段

8086 将 1MB 内存划分为若干个逻辑段，每个段用于存放特定用途的信息。常见的段类型如下：

1.5 指令执行过程

CPU 执行指令的基本过程如下：

1. CPU 从 CS:IP 指向的内存单元读取指令（取指）
2. IP 自动增加，指向下一条指令（IP = IP + 指令长度）
3. CPU 对取出的指令进行译码（译码）
4. CPU 执行该指令所规定的操作（执行）
5. 回到第 1 步，继续下一条指令的执行

关键要点：

• CS（代码段寄存器）和 IP（指令指针寄存器）共同决定 CPU 当前要执行的指令地址
• CPU 加电或复位时，CS = FFFFH，IP = 0000H，物理地址 = FFFF0H，这是 BIOS 程序的入口
• 8086 的指令长度不固定，从 1 字节到 6 字节不等

1.6 栈（Stack）

栈是一种后进先出（LIFO） 的数据结构，8086 在硬件层面支持栈操作。栈段由 SS:SP 指定：SS 为栈段段地址，SP 为栈顶偏移地址。

8086 的栈是向下生长的，即每入栈一个数据，SP 减小。

注意： 8086 的栈操作以**字（16 位）**为单位，每次入栈或出栈都是 2 字节。

1.7 BIOS 与 DOS

1.8 寻址方式

8086 汇编语言支持多种寻址方式，用于确定操作数的来源：

可用于间接寻址的寄存器：

1.9 数据类型与存储顺序

8086 采用小端模式（Little-Endian）：低字节存放在低地址，高字节存放在高地址。

二、寄存器

2.1 通用寄存器

8086 CPU 有 4 个 16 位通用寄存器，每个都可以拆分为两个独立的 8 位寄存器使用。

通用寄存器的拆分：

AX = AH : AL    （AH 为高 8 位，AL 为低 8 位）
BX = BH : BL
CX = CH : CL
DX = DH : DL

各寄存器在乘除法中的隐含使用：

2.2 段寄存器

注意： 段寄存器不能直接参与算术运算，必须通过通用寄存器中转。例如：

MOV AX, 1000H    ; 先将段地址送入 AX
MOV DS, AX       ; 再通过 AX 转送到 DS

2.3 控制寄存器

IP 的特殊性： IP 不能被直接读写（没有 MOV IP, AX 这样的指令），只能通过跳转指令（JMP、CALL、RET、LOOP 等）来改变其值。

2.4 标志寄存器（FLAGS）详细定义

FLAGS 寄存器中各标志位的位置（位编号从 0 开始）：

位编号:  15 14 13 12 11 10  9  8  7  6  5  4  3  2  1  0
标志位:   -  -  -  -  OF DF IF TF SF ZF  - AF  - PF  - CF

2.4.1 状态标志位

2.4.2 控制标志位

2.4.3 OF 与 CF 的区别

2.5 变址寄存器

2.6 寄存器总览

三、汇编指令

3.1 数据传送指令

MOV 指令的限制规则：

• 不能在两个内存单元之间直接传送（MOV [SI], [DI] 是非法的）
• 不能将立即数直接送入段寄存器（MOV DS, 1000H 是非法的）
• 不能在两个段寄存器之间直接传送（MOV ES, DS 是非法的）
• 源操作数和目的操作数的类型（字节/字）必须一致

3.2 算术运算指令

3.2.1 加法与减法

3.2.2 乘法

乘法说明：

• 字节乘：AL × 源操作数 → AX（结果 16 位）
• 字乘：AX × 源操作数 → DX:AX（结果 32 位，DX 存高 16 位，AX 存低 16 位）
• MUL 用于无符号数，IMUL 用于有符号数
• 如果结果的高半部分（AH 或 DX）不为 0，则 CF = OF = 1

3.2.3 除法

除法说明：

• 字节除：AX / 源操作数 → 商在 AL，余数在 AH
• 字除：DX:AX / 源操作数 → 商在 AX，余数在 DX
• 如果商超出寄存器能表示的范围，将触发除法溢出中断（中断 0）
• DIV 用于无符号数，IDIV 用于有符号数

3.2.4 符号扩展指令

3.3 逻辑运算指令

常用技巧：

3.4 移位与循环移位指令

3.4.1 移位指令

移位指令说明：

• 移位 1 位时直接写 1（如 SHL AX, 1）
• 移位多位时必须将移位次数放入 CL 寄存器（如 MOV CL, 4 然后 SHL AX, CL）
• SHL 左移 1 位相当于无符号数乘以 2
• SHR 右移 1 位相当于无符号数除以 2
• SAR 右移 1 位相当于有符号数除以 2（保持符号）

3.4.2 循环移位指令

3.5 控制转移指令

3.5.1 无条件转移

JMP 的跳转类型：

3.5.2 条件转移指令

条件转移指令根据标志位的状态决定是否跳转，只能进行段内短转移（偏移范围 -128 ~ +127）。

基于单个标志位的条件转移：

无符号数比较的条件转移（CMP 后使用）：

有符号数比较的条件转移（CMP 后使用）：

CX 为零条件转移：

3.5.3 循环指令

LOOP 指令的执行过程：

1. CX = CX - 1
2. 若 CX ≠ 0，则 IP = IP + 位移量（跳转到标号处）
3. 若 CX = 0，则顺序执行下一条指令

3.6 调用与返回指令

CALL 与 RET 的配对使用：

3.7 串操作指令

串操作指令用于对内存中的一批数据进行操作。SI 指向源串（默认 DS 段），DI 指向目的串（默认 ES 段）。DF 标志决定地址变化方向：DF=0 时地址递增，DF=1 时地址递减。

REP 前缀：

方向控制指令：

3.8 中断指令

常用 BIOS 中断（INT 10H）：

常用 DOS 中断（INT 21H）：

3.9 输入/输出指令

3.10 标志位操作指令

3.11 其他常用指令

3.12 伪指令

伪指令不是 CPU 指令，而是在汇编时指导汇编器如何处理源代码的指令。

附录：8086 指令编码参考

操作数大小指定

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