單片機(jī)通用寄存器的分類及應(yīng)用

通用寄存器可用于傳送和暫存數(shù)據(jù)，也可參與算術(shù)邏輯運(yùn)算，并保存運(yùn)算結(jié)果。除此之外，它們還各自具有一些特殊功能。匯編語言程序員必須熟悉每個(gè)寄存器的一般用途和特殊用途，只有這樣，才能在程序中做到正確、合理地使用它們。

寄存器的分類寄存器

主要用途

數(shù)據(jù)

寄存器

AX

乘、除運(yùn)算，字的輸入輸出，中間結(jié)果的緩存

AL

字節(jié)的乘、除運(yùn)算，字節(jié)的輸入輸出，十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算

AH

字節(jié)的乘、除運(yùn)算，存放中斷的功能號(hào)

BX

存儲(chǔ)器指針

CX

串操作、循環(huán)控制的計(jì)數(shù)器

CL

移位操作的計(jì)數(shù)器

DX

字的乘、除運(yùn)算，間接的輸入輸出

變址

寄存器SI

存儲(chǔ)器指針、串指令中的源操作數(shù)指針

DI

存儲(chǔ)器指針、串指令中的目的操作數(shù)指針

變址

寄存器BP

存儲(chǔ)器指針、存取堆棧的指針

SP

堆棧的棧頂指針

指令指針

IP/EIP

標(biāo)志位寄存器Flag/EFlag

32位

CPU的

段寄存器

16位CPU的

段寄存器

ES附加段寄存器CS代碼段寄存器SS堆棧段寄存器DS數(shù)據(jù)段寄存器新增加的

段寄存器FS附加段寄存器GS附加段寄存器

1、數(shù)據(jù)寄存器

數(shù)據(jù)寄存器主要用來保存操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果等信息，從而節(jié)省讀取操作數(shù)所需占用總線和訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間。

32位CPU有4個(gè)32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。對(duì)低16位數(shù)據(jù)的存取，不會(huì)影響高16位的數(shù)據(jù)。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(gè)16位寄存器又可分割成8個(gè)獨(dú)立的8位寄存器（AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL），每個(gè)寄存器都有自己的名稱，可獨(dú)立存取。程序員可利用數(shù)據(jù)寄存器的這種“可分可合”的特性，靈活地處理字/字節(jié)的信息。

·寄存器AX和AL通常稱為累加器（Accumulator），用累加器進(jìn)行的操作可能需要更少時(shí)間。累加器可用于乘、除、輸入/輸出等操作，它們的使用頻率很高；

·寄存器BX稱為基地址寄存器（Base Register）。它可作為存儲(chǔ)器指針來使用；

·寄存器CX稱為計(jì)數(shù)寄存器（Count Register）。在循環(huán)和字符串操作時(shí)，要用它來控制循環(huán)次數(shù)；在位操作中，當(dāng)移多位時(shí)，要用CL來指明移位的位數(shù)；

·寄存器DX稱為數(shù)據(jù)寄存器（Data Register）。在進(jìn)行乘、除運(yùn)算時(shí)，它可作為默認(rèn)的操作數(shù)參與運(yùn)算，也可用于存放I/O的端口地址。

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存儲(chǔ)單元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不僅可傳送數(shù)據(jù)、暫存數(shù)據(jù)保存算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果，而且也可作為指針寄存器，所以，這些32位寄存器更具有通用性。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)見第3.8節(jié)——32位地址的尋址方式。

2、變址寄存器

32位CPU有2個(gè)32位通用寄存器ESI和EDI。其低16位對(duì)應(yīng)先前CPU中的SI和DI，對(duì)低16位數(shù)據(jù)的存取，不影響高16位的數(shù)據(jù)。

寄存器ESI、EDI、SI和DI稱為變址寄存器（Index Register），它們主要用于存放存儲(chǔ)單元在段內(nèi)的偏移量，用它們可實(shí)現(xiàn)多種存儲(chǔ)器操作數(shù)的尋址方式（在第3章有詳細(xì)介紹），為以不同的地址形式訪問存儲(chǔ)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，也可存儲(chǔ)算術(shù)邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。

它們可作一般的存儲(chǔ)器指針使用。在字符串操作指令的執(zhí)行過程中，對(duì)它們有特定的要求，而且還具有特殊的功能。具體描述請(qǐng)見第5.2.11節(jié)。

3、指針寄存器

32位CPU有2個(gè)32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位對(duì)應(yīng)先前CPU中的SBP和SP，對(duì)低16位數(shù)據(jù)的存取，不影響高16位的數(shù)據(jù)。

寄存器EBP、ESP、BP和SP稱為指針寄存器（Pointer Register），主要用于存放堆棧內(nèi)存儲(chǔ)單元的偏移量，用它們可實(shí)現(xiàn)多種存儲(chǔ)器操作數(shù)的尋址方式（在第3章有詳細(xì)介紹），為以不同的地址形式訪問存儲(chǔ)單元提供方便。

指針寄存器不可分割成8位寄存器。作為通用寄存器，也可存儲(chǔ)算術(shù)邏輯運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。

它們主要用于訪問堆棧內(nèi)的存儲(chǔ)單元，并且規(guī)定：

·BP為基指針（Base Pointer）寄存器，用它可直接存取堆棧中的數(shù)據(jù)；

·SP為堆棧指針（Stack Pointer）寄存器，用它只可訪問棧頂。

4、段寄存器

段寄存器是根據(jù)內(nèi)存分段的管理模式而設(shè)置的。內(nèi)存單元的物理地址由段寄存器的值和一個(gè)偏移量組合而成的，這樣可用兩個(gè)較少位數(shù)的值組合成一個(gè)可訪問較大物理空間的內(nèi)存地址。

CPU內(nèi)部的段寄存器：

·CS——代碼段寄存器（Code Segment Register），其值為代碼段的段值；

·DS——數(shù)據(jù)段寄存器（Data Segment Register），其值為數(shù)據(jù)段的段值；

·ES——附加段寄存器（Extra Segment Register），其值為附加數(shù)據(jù)段的段值；

·SS——堆棧段寄存器（Stack Segment Register），其值為堆棧段的段值；

·FS——附加段寄存器（Extra Segment Register），其值為附加數(shù)據(jù)段的段值；

·GS——附加段寄存器（Extra Segment Register），其值為附加數(shù)據(jù)段的段值。

在16位CPU系統(tǒng)中，它只有4個(gè)段寄存器，所以，程序在任何時(shí)刻至多有4個(gè)正在使用的段可直接訪問；在32位微機(jī)系統(tǒng)中，它有6個(gè)段寄存器，所以，在此環(huán)境下開發(fā)的程序最多可同時(shí)訪問6個(gè)段。

32位CPU有兩個(gè)不同的工作方式：實(shí)方式和保護(hù)方式。在每種方式下，段寄存器的作用是不同的。有關(guān)規(guī)定簡(jiǎn)單描述如下：

實(shí)方式： 前4個(gè)段寄存器CS、DS、ES和SS與先前CPU中的所對(duì)應(yīng)的段寄存器的含義完全一致，內(nèi)存單元的邏輯地址仍為“段值：偏移量”的形式。為訪問某內(nèi)存段內(nèi)的數(shù)據(jù)，必須使用該段寄存器和存儲(chǔ)單元的偏移量。

保護(hù)方式： 在此方式下，情況要復(fù)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(gè)值。段寄存器的具體作用在此不作進(jìn)一步介紹了，有興趣的讀者可參閱其它科技資料。

5、指令指針寄存器

32位CPU把指令指針擴(kuò)展到32位，并記作EIP，EIP的低16位與先前CPU中的IP作用相同。

指令指針EIP、IP（Instruction Pointer）是存放下次將要執(zhí)行的指令在代碼段的偏移量。在具有預(yù)取指令功能的系統(tǒng)中，下次要執(zhí)行的指令通常已被預(yù)取到指令隊(duì)列中，除非發(fā)生轉(zhuǎn)移情況。所以，在理解它們的功能時(shí)，不考慮存在指令隊(duì)列的情況。

在實(shí)方式下，由于每個(gè)段的最大范圍為64K，所以，EIP中的高16位肯定都為0，此時(shí)，相當(dāng)于只用其低16位的IP來反映程序中指令的執(zhí)行次序。