X86匯編語言/X86架構及暫存器解釋
X86架構
[編輯]x86架構有8個通用暫存器（GPR）、6段暫存器、1個標誌暫存器和指令指標。 64位元的x86有附加的暫存器。
通用暫存器（GPR） - 32位元命名約定
[編輯]8個GPR是：
- 累加器暫存器（AX）。用在算術運算。
- 基址暫存器（BX）。作為一個指向數據的指標（在分段模式下，位於段暫存器DS）。
- 計數器暫存器（CX）。用於移位/迴圈指令和迴圈。
- 數據暫存器（DX）。用在算術運算和I/O操作。
- 堆疊指標暫存器（SP）。用於指向堆疊的頂部。
- 棧基址指標暫存器（BP）。用於指向堆疊的底部。
- 源變址暫存器（SI）。在流操作中用作源的一個指標。
- 目標索引暫存器（DI）。用作在流操作中指向目標的指標。
將它們以這樣的順序列出是有原因的：這個順序和堆疊操作中推入棧中的次序相同，我們以後會講到。
所有暫存器都可以在16位元和32位元模式下被存取。在16位元模式下，通過上面的列表中兩個字母的縮寫來確定該暫存器。在32位元模式下，這兩個字母的縮寫名字前有「E」（extended，延伸）。例如，「EAX'是累加器暫存器作為一個32位元的值。
類似地，在64位元的版本，「E」被替換為「R」，所以在64位元版本「EAX'被稱為'RAX'。
| 暫存器 | 累加器 | 計數器 | 數據 | 基址 | 堆疊指標 | 棧基址指標 | 源變址 | 目標索引 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 64-bit | RAX | RCX | RDX | RBX | RSP | RBP | RSI | RDI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 32-bit | EAX | ECX | EDX | EBX | ESP | EBP | ESI | EDI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 16-bit | AX | CX | DX | BX | SP | BP | SI | DI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8-bit | AH | AL | CH | CL | DH | DL | BH | BL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
指標暫存器
[編輯]| 暫存器別名 | 暫存器 | 預設的 區段暫存器 |
暫存器示意圖 | ||||||||
| 來源索引暫存器 | ESI = 32 bits SI = 16 bits |
| |||||||||
| 目的索引暫存器 | EDI = 32 bits DI = 16 bits |
| |||||||||
| 堆疊指標暫存器 | ESP = 32 bits SP = 16 bits |
SS |
| ||||||||
| 基底指標暫存器 | EBP = 32 bits BP = 16 bits |
| |||||||||
| 程式指標暫存器 | EIP = 32 bits IP = 16 bits |
CS |
| ||||||||
區段暫存器
[編輯]| 暫存器別名 | 暫存器 | 暫存器示意圖 | |||
| 程式區段暫存器 | CS = 16 bits |
| |||
| 數據區段暫存器 | DS = 16 bits |
| |||
| 堆疊區段暫存器 | SS = 16 bits |
| |||
| 額外區段暫存器 | ES = 16 bits |
| |||
| 額外區段暫存器 (80386以後出現) |
FS = 16 bits |
| |||
| 額外區段暫存器 (80386以後出現) |
GS = 16 bits |
|
- 在真實模式或虛擬86模式時，『區段暫存器』用來擴展定址的範圍由 64 KByte 到 1 MByte 。
- 在保護模式時，『區段暫存器』將變成『選擇子暫存器』，用為對於程式與記憶體存取權限的控管的索引。
大多現代作業系統（如FreeBSD、Linux或Windows）的大多應用程式使用將幾乎所有段暫存器都指向同一位置（並使用頁面），從而便捷地停用這些暫存器。
EFLAGS暫存器
[編輯]EFLAGS暫存器，在台灣也稱為「旗標暫存器」，是用一系列表示布林值的位來儲存操作的結果和處理器狀態的32位元暫存器。
這些位的名稱是：
| 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ID | VIP | VIF | AC | VM | RF |
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | NT | IOPL | OF | DF | IF | TF | SF | ZF | 0 | AF | 0 | PF | 1 | CF | |
- AF：輔助進位旗標
- CF：進位旗標
- OF：溢位旗標
- SF：符號(負號)旗標
- PF：奇偶旗標
- ZF：零值旗標
- DF：方向旗標
- IF：中斷旗標
- TF：單步旗標
指令指標
[編輯]如果沒有建立過分支，EIP暫存器包含下一條將要執行的指令的地址。
EIP只能在一個call指令後從堆疊讀出。
記憶體; 内存=>zh-mo:記憶體中字的儲存
[編輯]x86架構是小端序的，即多位元組數值的最低位位元組首先寫入。(這隻針對位元組的排序，不對於位。)
所以x86上的32位元數值B3B2B1B016在記憶體; 内存=>zh-mo:記憶體中會表示為：
B0
|
B1
|
B2
|
B3
|
例如，32位元的雙字0x1BA583D4 (0x表示十六進制)在記憶體; 内存=>zh-mo:記憶體中寫為：
D4
|
83
|
A5
|
1B
|
執行記憶體; 内存=>zh-mo:記憶體轉儲時會把其視為0xD4 0x83 0xA5 0x1B。
二補碼; 二进制补码=>zh-mo:二補碼表示
[編輯]二補碼; 二进制补码=>zh-mo:二補碼是以二進制表示負整數的標準方式。符號是由對所有的位取反並加一來改變的。
| 開始: | 0001
|
| 取反: | 1110
|
| 加一: | 1111
|
0001表示十進制的1
1111表示十進制的-1
尋址方式
[編輯]尋址方式給出了運算元給出的方式。
- 暫存器尋址
- (運算元地址R所在地址欄位)
mov ax, bx ; moves contents of register bx into ax
- Immediate
- (實際地址所在欄位)
mov ax, 1 ; moves value of 1 into register ax
或
mov ax, 010Ch ; moves value of 0x010C into register ax
- 直接記憶體尋址
- (運算元地址所在地址欄位)
.data
my_var dw 0abcdh ; my_var = 0xabcd
.code
mov ax, my_var ; copy my_var content in ax (ax=0xabcd)
mov ax, [my_var] ; copy the content of memory that my_var pointed at to ax
- 直接偏移尋址
- (通過算數改變地址)
byte_tbl db 12,15,16,22,..... ; Table of bytes
mov al,[byte_tbl+2]
mov al,byte_tbl[2] ; same as the former
- 暫存器間接尋址
- (field points to a register that contains the operand address)
mov ax,[di]
- The registers used for indirect addressing are BX, BP, SI, DI
- 基址
mov ax,[bx + di]
- 例如，如果我們是在討論一個陣列，BX包含陣列的起始地址和DI包含陣列的索引。
- 基址變址：
mov ax,[bx + di + 10]
棧
[編輯]棧是一個後進先出(LIFO)的數據結構，數據被壓到棧頂並會以逆序出棧。
mov ax, 006Ah
mov bx, F79Ah
mov cx, 1124h
push ax
你將AX中的數值壓入棧頂， 它現在的數值為$006A。
push bx
你對BX中的數值做相同的操作，現在棧中有$006A和$F79A。
push cx
如今棧中有$006A、$F79A和$1124。
call do_stuff
Do some stuff. The function is not forced to save the registers it uses, hence us saving them.
pop cx
取出最後一個壓入棧中的元素到CX，即$1124；現在棧中有$006A和$F79A.
pop bx
取出最後一個壓入棧中的元素到BX，即$F79A；現在棧中只有$006A。
pop ax
取出最後一個壓入棧中的元素到AX，即$006A；現在棧是空的。
棧通常用來向函數或過程傳遞參數，並用來記錄call指令使用時的控制流。棧的另一個常見的用途是臨時儲存暫存器。
CPU的工作模式
[編輯]真實模式 (Real mode)
[編輯]- 參照: 真實模式 (維基百科)
- 特性:
- 記憶體定址限制: 1 MByte (每一個記憶體區段限定 64 Kbyte, 使用區段暫存器擴展可存取的記憶體範圍到 1 MByte)
- 暫存器與數據操作寬度: 16 bits 與 8 bits
保護模式 (Protected Mode）
[編輯]- 參照: 保護模式 (維基百科)
16位元保護模式 (16-bit protected mode）
[編輯]- 特性:
- 記憶體定址限制: 16 MByte
- 暫存器與數據操作寬度: 16 bits 與 8 bits
32位元保護模式 (32-bit protected mode）
[編輯]- 特性:
- 記憶體定址限制: 4 GByte
- 暫存器與數據操作寬度: 32 bits 與 16 bits 與 8 bits