读王爽老师汇编语言笔记---标志寄存器和内中断

2013-7-13 9:57:58
cou内部的寄存器中，有一种特殊的寄存器(对于不同的处理器，个数和结构都可能不同)具有三种作用：
1、用来存储相关指令的某些执行结构
2、用来为cpu执行相关执行提供行为依据
3、用来控制cpu相关工作方式
这类特殊的寄存器在8086cpu中被称为标志寄存器。8086cpu的标志寄存器有16位，其中存储的信息通常
被称为程序状态字(PSW)。
flag和其他寄存器不同，其他都是用来存放数据的，都是整个寄存器具有一个含义，但是flag寄存器是
按位起作用，每一位都有专门的含义，记录特定的信息，
8086cpu的 flag寄存器的结构图：

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


1 ZF标志， 零位标志位
flag的第六位标志，它记录相关指令执行后，其结果 是否为0，
如果执行结果为0 ，则ZF = 1， 否则为 0

2 PF标志， 奇偶标志位
flag的第二位标志，它记录相关指令执行后，其结果的所有二进制中1的个数是否为偶数
如果执行结果1的个数为偶数， 则 PF = 1， 否则 PF = 0；

3 SF标志， 符号标志位
flag的第七位标志，它记录相关指令执行后，其结果是否为负。
如果结果为负 则SF = 1， 否则为 0；
因为计算机中可以用补码来表示有符号的数据，计算机中的一个数据可以看作有符号和无符号的数据来
运算，所以 SF标志，就是cpu对有符号的运算结果的一种记录，它记录数据的正负，在我们将数据当成
有符号的计算的时候，可以通过它来得知结果的正负。如果当成无符号的数来计算，SF值则没有意义，
虽然执行指令有可能会影响它的值

4 CF标志， 进位标志位
。
flag的第零位标志， 它记录相关指令执行后，运算结果的最高有效位向更高的进位值，或从更高位的借
位值。在一般情况下，在进行无符号数据运算的时候，它记录了运算结果高有效位向更高的进位值，或
从更高位的借位值。
当两个数据相加的时候，有可能产生从最高有效位向更高位的进位，由于这个进位制可能在8位中无法保
存，所以cpu在运算的时候，就记录在这个标志位上，当然，当两个数据相减的时候，也有可能产生从最
高有效位向更高位的借位，同理flag的cf标志位也会记录这个借位值

5 OF标志，溢出标志位
flag的第十一位标志，它记录相关指令执行后，其结果是否产生溢出(当然这里所将的溢出针对有符号数
据的运算)，由于在进行有符号的数据运算的时候，可能发生溢出而造成结果的错误，则cpu需要对指令

执行后是否产生溢出进行记录
如果发生溢出， 则 OF = 1 ，否则 OF = 0
一定要注意CF和OF的区别：CF是对无符号数运算有意义的标志位，而OF是对有符号数运算有意义的标志
位，

adc指令
adc是带进位加法指令，它利用了CF位上记录的进位值
指令格式：adc 操作对象1，操作对象2
功能： 操作对象1 = 操作对象1+操作对象2 +CF
比如指令 adc ax,bx实现的功能是 (ax) = (ax)+(bx)+ CF
例如：
mov ax, 2
mov bx, 1
sub bx, ax //指令操作后， CF = 1

adc ax, 1
执行后 (ax) = (ax)+1 +CF = 4


在执行adc指令的时候加上CF的值的含义：由adc指令前面的指令决定的，也就是说，关键在于所加上的
CF值是被什么指令设置的，显然如果CF的值被sub设置，就是说借位，如果是add设置就是进位
cpu提供adc指令的目的，就是来进行加法的第二步运算，adc指令和add指令配合就可以对更大的数据进
行加法运算。

sbb指令
sbb是带借位减法指令，它利用了CF位上记录的借位值
指令格式 sbb 操作数1 ，操作数2
功能： 操作数1 = 操作数1 - 操作数2 - CF
比如指令 sbb ax, bx, 实现的功能(ax) = (ax) - (bx) - CF
对于sbb指令，同adc是基于同样的思想设计的两条指令，在应用上思路和adc类似。

cmp指令
cmp是比较指令 ，相当于减法功能，只是不会对结果进行保存，cmp执行后，将对标志位寄存器产生影响
，其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器来得知比较结果

cmp指令格式：cmp 操作对象1，操作对象2
功能：计算操作对象1- 操作对象2但是不保存运算结果，仅仅根据计算结果对标志寄存器进行设置

cmp ah, bh为例 总结一下cpu执行cmp指令后，SF和OF的值是如何来说明比较的结果的：
(1) 如果SF = 1，而OF = 0；
OF = 0，说明没有溢出，逻辑上真正结果的正负 = 实际结果的正负
因为SF = 1，实际结果为负数，所以逻辑上真正结果为负， 所以(ah) < (bh)
(2) 如果SF = 1， OF = 1；
OF=1 ，说明有溢出，逻辑上真正的结果正负≠实际结果的正负
因为SF = 1， 实际结果为负数，而又有溢出，这说明是由于溢出导致了实际结果为负，简单分析下，
就可以看出： 如果因为溢出导致了实际结果为负，那么逻辑上真正的结果必然为正。
这样SF = 1， OF=1 ，说明(ah) > (bh)
(3)如果SF=0，而OF = 1
OF= 1，说明有溢出，逻辑上真正结果的正负 ≠实际结果的正负
因为SF =0，实际结果非负，而OF =1 ，说明有溢出，则结果非0，所以实际结果为正
实际结果为正，而又有溢出，这说明是由于溢出导致了实际结果非负，简单分析下，就可以看出，
如果因为溢出导致了实际结果为正，那么逻辑上真正的结果必然为负。
这样 SF = 0 ，OF = 1， 说明(ah) < (bh)
(4)如果SF = 0， OF = 0；
OF = 0 说明没有溢出，逻辑上结果正负 = 实际结果的正负
因为SF = 0，实际结果非负，所以逻辑上真正结果非负 所以(ah) > (bh)


检测比较结果的条件转移指令
“转移”指的是它能够修改IP，而“条件”指的是它可以根据某种条件，决定是否修改IP
比如：jcxz就是一个条件转移指令，它可以检测cx中的值，如果(cx) = 0,就修改IP，否则什么也不做，
而且所谓的条件转移都是[-128, 127]
cpu提供的其他条件转移指令，大多数条件转移指令都检测标志寄存器的相关标志位，根据检测的结果来
决定是否修改IP。这些条件转移指令通常都和cmp相配合使用，就好像call和ret指令通常想配合使用一
样。
因为cmp指令可以同时进行两种比较，无符号数比较和有符号数比较，所以根据cmp指令的比较结果进行
转移指令也分为两种：根据无符号书数的比较结果进行转移的条件转移指令，它们检测ZF，CF的值，和
根据有符号数的比较结果进行转移的条件转移指令，它们检测SF，OF，ZF的值


DF标志和串传送指令
flag的第10位是DF，在串处理指令中，控制每次操作后si，di的增减。
DF = 0 每次操作后si，di递增
DF = 1 每次操作后si，di递减


格式 movsb
功能：执行movsb指令相当于进行一下几个操作：
1. ((es)*16 + (di)) = ((ds)*16 + (si))
2. 如果DF = 0 , 则：(si) = (si) + 1 ;
(di) = (di) + 1 ;
如果DF = 1 , 则: (si) = (si) - 1 ;
(di) = (di) - 1 ;
pushf和popf
pushf的功能是将标示寄存器的值压入栈，而popf是从栈中弹出 数据，送入标志寄存器中。
可以直接访问标志寄存器。


内中断
任何一个通用的cpu，譬如8086都具备一种能力，可以在执行当前正在执行的指令之后，检测到从cpu外
部发送过来的或内部产生的一种特殊信息，并且可以立即对所接收到的信息进行处理，这种特殊的信息
，我们可以称为其：中断信息。中断的意思是指：cpu不再接着(刚执行完的指令)向下执行，而是转去执
行这个特殊信息
中断信息：只是为了方便理解而采取的一种逻辑上说法。"中断信息"是要求cpu马上进行某种处理，并
所要进行的该种处理提供了必备的参数的通知信息。

内中断的产生
对于8086cpu来说，当cpu内部有下面的情况发生时，将产生对应的中断信息：
1、除法错误，比如：执行div指令产生的除法溢出
2、单步执行
3、执行int0指令
4、执行int指令


四种不同的信息， 就会有不同的处理，cpu首先要知道，所接收到的中断信息的来源。所以中断信息中
必须包含识别来源的编码。8086cpu用称为中断类
型码的数据来标识中断信息的来源。中断类型码为一个字节型数据。


中断处理程序
cpu 接收到中断信息后，应该转去执行该中断信息的处理程序。8086cpu若要执行某处的程序，就要将CS
：IP指向它的入口， 所以必须在中断信息和其处理程序的入口地址之间建立某种联系，使得cpu根据中
断信息可以找到要执行的处理程序
我们知道中断信息中包含有标识中断源的类型码。根据cpu的设计，中断类型码的作用就是用来定位中断
处理程序。

中断向量表
cpu用8位的中断类型码通过中断向量表找到相应的中断处理程序入口地址。中断向量表就是中断向量的
列表，所谓中断向量，就是中断处理程序的入口地址，也就是说中断向量表就是中断处理程序入口地址
的列表。

中断过程
通过中断类型码在中断向量表中找到中断处理程序的入口。找到这个入口地址的最终目的是用它设置CS
和IP，使cpu完成中断处理程序.

cpu在执行完中断处理程序后，应该返回原来的执行点继续执行下面的指令。所以在中断过程中，在设置
CS:IP之前，还要将原来的CS和IP的值保存起来。在使用call指令调用子程序时有同样的问题，子程序执
行后还要返回原来的执行点继续执行，所以call指令先保存当前CS的IP值，然后在设置CS和IP。

8086cpu在收到中断信息后，所引发的中断过程：
1、从中断信息中取得中断类型码
2、标志寄存器的值入栈(因为在中断过程中，要改变标志寄存器的值，所以先将其保存在栈中)
3、设置标志寄存器的第8位TF和第9位IF的值为0，
4、CS的内容入栈
5、IP的内容入栈
6 从内存地址为 中断类型码*4和中断类型码*4 +2 的两个字单元中读取中断处理程序入口地址设置IP和CS

中断处理程序
由于cpu随时都有可能检测到中断信息，也就是说，cpu随时都可能执行中断处理程序，所以中断处理
序必须一直存储在内存某段空间之中，而中断处理程序的入口地址，即中断向量，必须存储在对应的中

断向量表表项中
编写 中断处理程序一般步骤：
1 保存用到的寄存器
2 处理中断
3 恢复用到的寄存器
4 用iret指令返回
iret指令通常和硬件自动完成的中断过程配合使用！


响应中断的特殊情况
一般情况下，cpu在执行完当前指令后，如果检测到中断信息，就响应中断，引发中断过程。可是在有些
情况下，cpu在执行完当前指令后，即使发生中断也不会响应。
如 在执行完向ss寄存器传送数据指令后，即便发生中断，cpu也不会响应。
这样做的主要原因是 SS：SP联合指向栈顶，而对它们的设置应该连续完成，如果在执行完设置ss的指令
后，cpu响应中断，引发中断过程，要在栈中压入标志寄存器、CS和IP的值，而ss改变，sp并没有改变，
ss：sp指向的不是正确的栈顶，将引发错误，所以cpu在执行完设置ss的指令后，不响应中断。这给连续
设置ss和sp，指向正确的栈顶提供了一个时机。