寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部份。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

特点及原理

寄存器又分为内部寄存器与外部寄存器，所谓内部寄存器，其实也是一些小的存储单元，也能存储数据。但同存储器相比，寄存器又有自己独有的特点： ①寄存器位于CPU内部，数量很少，仅十四个；

②寄存器所能存储的数据不一定是8bit，有一些寄存器可以存储16bit数据，对于386/486处理器中的一些寄存器则能存储32bit数据；

③每个内部寄存器都有一个名字，而没有类似存储器的地址编号。

寄存器的功能十分重要，CPU对存储器中的数据进行处理时，往往先把数据取到内部寄存器中，而后再作处理。外部寄存器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的寄存器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。有些时候我们常把外部寄存器就称为“端口”，这种说法不太严格，但经常这样说。

外部寄存器虽然也用于存放数据，但是它保存的数据具有特殊的用途。某些寄存器中各个位的0、1状态反映了外部设备的工作状态或方式；还有一些寄存器中的各个位可对外部设备进行控制；也有一些端口作为CPU同外部设备交换数据的通路。所以说，端口是CPU和外设间的联系桥梁。CPU对端口的访问也是依据端口的“编号”（地址），这一点又和访问存储器一样。不过考虑到机器所联接的外设数量并不多，所以在设计机器的时候仅安排了1024个端口地址，端口地址范围为0--3FFH。

作用

1、数据寄存器

数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。对低16位数据的存取，不会影响高16位的数据。这些低16位寄存器分别命名为：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。

4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每个寄存器都有自己的名称，可独立存取。程序员可利用数据寄存器的这种”可分可合”的特性，灵活地处理字/字节的信息。

寄存器AX和AL通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。累加器可用于乘、 除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高； 寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)。它可作为存储器指针来使用； 寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位操作 中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数；

寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也 可用于存放I/O的端口地址。在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性。

2、变址寄存器

32位CPU有2个32位通用寄存器ESI和EDI。其低16位对应先前CPU中的SI和DI，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。

寄存器ESI、EDI、SI和DI称为变址寄存器(Index Register)，它们主要用于存放存储单元在段内的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。变址寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。它们可作一般的存储器指针使用。在字符串操作指令的执行过程中，对它们有特定的要求，而且还具有特殊的功能。

3、指针寄存器

32位CPU有2个32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位对应先前CPU中的SBP和SP，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。

寄存器EBP、ESP、BP和SP称为指针寄存器(Pointer Register)，主要用于存放堆栈内存储单元的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。指针寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。

它们主要用于访问堆栈内的存储单元，并且规定：

BP为基指针(Base Pointer)寄存器，通过它减去一定的偏移值，来访问栈中的元素；

SP为堆栈指针(Stack Pointer)寄存器，它始终指向栈顶。

说明：因栈的生长方向是从高地址向低地址生长，所以，进栈时，sp自减；出栈时，sp自增；

4、段寄存器

段寄存器是根据内存分段的管理模式而设置的。内存单元的物理地址由段寄存器的值和一个偏移量组合而成

的，这样可用两个较少位数的值组合成一个可访问较大物理空间的内存地址。

CPU内部的段寄存器：

CS——代码段寄存器(Code Segment Register)，其值为代码段的段值；

DS——数据段寄存器(Data Segment Register)，其值为数据段的段值；

ES——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值；

SS——堆栈段寄存器(Stack Segment Register)，其值为堆栈段的段值；

FS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值；

GS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值为附加数据段的段值。

在16位CPU系统中，它只有4个段寄存器，所以，程序在任何时刻至多有4个正在使用的段可直接访问；在32位微机系统中，它有6个段寄存器，所以，在此环境下开发的程序最多可同时访问6个段。32位CPU有两个不同的工作方式：实方式和保护方式。在每种方式下，段寄存器的作用是不同的。有关规定简单描述如下：

实方式： 前4个段寄存器CS、DS、ES和SS与先前CPU中的所对应的段寄存器的含义完全一致，内存单元的逻辑地址仍为”段值：偏移量”的形式。为访问某内存段内的数据，必须使用该段寄存器和存储单元的偏移量。

保护方式： 在此方式下，情况要复杂得多，装入段寄存器的不再是段值，而是称为”选择子”(Selector)的某个值。

5、指令指针寄存器

32位CPU把指令指针扩展到32位，并记作EIP，EIP的低16位与先前CPU中的IP作用相同。

指令指针EIP、IP(Instruction Pointer)是存放下次将要执行的指令在代码段的偏移量。在具有预取指令功能的系统中，下次要执行的指令通常已被预取到指令队列中，除非发生转移情况。所以，在理解它们的功能时，不考虑存在指令队列的情况。

在实方式下，由于每个段的最大范围为64K，所以，EIP中的高16位肯定都为0，此时，相当于只用其低16位的IP来反映程序中指令的执行次序。

6、标志寄存器

一、运算结果标志位

1、进位标志CF(Carry Flag)

进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。使用该标志位的情况有：多字(字节)数的加减运算，无符号数的大小比较运算，移位操作，字(字节)之间移位，专门改变CF值的指令等。

2、奇偶标志PF(Parity Flag)

奇偶标志PF用于反映运算结果中”1″的个数的奇偶性。如果”1″的个数为偶数，则PF的值为1，否则其值为0。

利用PF可进行奇偶校验检查，或产生奇偶校验位。在数据传送过程中，为了提供传送的可靠性，如果采用奇偶校验的方法，就可使用该标志位。

3、辅助进位标志AF(Auxiliary Carry Flag)

在发生下列情况时，辅助进位标志AF的值被置为1，否则其值为0：

(1)、在字操作时，发生低字节向高字节进位或借位时；

(2)、在字节操作时，发生低4位向高4位进位或借位时。

对以上6个运算结果标志位，在一般编程情况下，标志位CF、ZF、SF和OF的使用频率较高，而标志位PF和AF的使用频率较低。

4、零标志ZF(Zero Flag)

零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0，则其值为1，否则其值为0。在判断运算结果是否为0时，可使用此标志位。

5、符号标志SF(Sign Flag)

符号标志SF用来反映运算结果的符号位，它与运算结果的最高位相同。在微机系统中，有符号数采用补码表示法，所以，SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为正数时，SF的值为0，否则其值为1。

6、溢出标志OF(Overflow Flag)

溢出标志OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围，则称为溢出，OF的值被置为1，否则，OF的值被清为0。”溢出”和”进位”是两个不同含义的概念，不要混淆。如果不太清楚的话，请查阅《计算机组成原理》课程中的有关章节。

二、状态控制标志位

状态控制标志位是用来控制CPU操作的，它们要通过专门的指令才能使之发生改变。

1、追踪标志TF(Trap Flag)

当追踪标志TF被置为1时，CPU进入单步执行方式，即每执行一条指令，产生一个单步中断请求。这种方式主要用于程序的调试。指令系统中没有专门的指令来改变标志位TF的值，但程序员可用其它办法来改变其值。

2、中断允许标志IF(Interrupt-enable Flag)

中断允许标志IF是用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不管该标志为何值，CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求，以及CPU内部产生的中断请求。具体规定如下：

(1)、当IF=1时，CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求；

(2)、当IF=0时，CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。

CPU的指令系统中也有专门的指令来改变标志位IF的值。

3、方向标志DF(Direction Flag)

方向标志DF用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。具体规定在第5.2.11节——字符串操作指令——中给出。在微机的指令系统中，还提供了专门的指令来改变标志位DF的值。

三、32位标志寄存器增加的标志位

1、I/O特权标志IOPL(I/O Privilege Level)

I/O特权标志用两位二进制位来表示，也称为I/O特权级字段。该字段指定了要求执行I/O指令的特权级。如果当前的特权级别在数值上小于等于IOPL的值，那么，该I/O指令可执行，否则将发生一个保护异常。

2、嵌套任务标志NT(Nested Task)

嵌套任务标志NT用来控制中断返回指令IRET的执行。具体规定如下：

(1)、当NT=0，用堆栈中保存的值恢复EFLAGS、CS和EIP，执行常规的中断返回操作；

(2)、当NT=1，通过任务转换实现中断返回。

3、重启动标志RF(Restart Flag)

重启动标志RF用来控制是否接受调试故障。规定：RF=0时，表示”接受”调试故障，否则拒绝之。在成功执行完一条指令后，处理机把RF置为0，当接受到一个非调试故障时，处理机就把它置为1。

4、虚拟8086方式标志VM(Virtual 8086 Mode)

如果该标志的值为1，则表示处理机处于虚拟的8086方式下的工作状态，否则，处理机处于一般保护方式下的工作状态。

主要技术

1．重命名技术

寄存器重命名，是CPU在解码过程中对寄存器进行重命名，解码器把“其它”的寄存器名字变为“通用”的寄存器名字，本质上是通过一个表格把x86寄存器重新映射到其它寄存器，这样可以让实际使用到的寄存器远大于8个。这样做的好处除了便于前面指令发生意外或分支预测出错时取消外，还避免了由于两条指令写同一个寄存器时的等待。

2．乱序执行技术

采用乱序执行技术使CPU内部电路满负荷运转并相应提高了CPU运行程序的速度。这好比请A、B、C三个名人为春节联欢晚会题写横幅“春节联欢晚会”六个大字，每人各写两个字，如果这时在一张大纸上按顺序由A写好“春节”后再交给B写“联欢”，然后再由C写“晚会”，那么这样在A写的时候，B和C必须等待，而在B写的时候C仍然要等待而A已经没事了。但如果采用三个人分别用三张纸同时写的做法，那么B和C都不必等待就可以同时各写各的了，甚至C和B还可以比A先写好也没关系（就像乱序执行），但当他们都写完后就必须重新在横幅上按“春节联欢晚会”的顺序排好（自然可以由别人做，就象CPU中乱序执行后的重新排列单元）才能挂出去。

技术规范

寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的寄存器群组。更适当的是称为“架构寄存器”。x86指令及定义八个32位元寄存器的集合，但一个实作x86指令集的CPU可以包含比八个更多的寄存器。共有以下几类的寄存器: （1）资料寄存器：用来储存整数数字（参考以下的浮点寄存器）。在某些简单/旧的CPU，特别的资料寄存器是累加器，作为数学计算之用。

（2）位址寄存器-持有内存位址，以及用来存取内存。在某些简单/旧的CPU里，特别的位址寄存器是索引寄存器（可能出现一个或多个）。

（3）通用目的寄存器（GPRs）-可以保存资料或位址两者，也就是说他们是结合资料/位址寄存器的功用。

（4）浮点寄存器（FPRs）-用来储存浮点数字。

（5）常数寄存器-用来持有只读的数值（例如0、1、圆周率等等）。

（6）向量寄存器-用来储存由向量处理器执行SIMD（SingleInstruction,MultipleData）指令所得到的资料。

（7）特殊目的寄存器-储存CPU内部的资料，像是程式计数器（或称为指令指标），堆栈寄存器，以及状态寄存器（或称微处理器状态字组）。

（8）指令寄存器（instructionregister）-储存现在正在被执行的指令

（9）索引寄存器（indexregister）-是在程式执行实用来更改算子位址之用。在某些架构下，模式指示寄存器（也称为“机器指示寄存器”）储存和设定跟处理器自己有关的资料。由于他们的意图目的是附加到特定处理器的设计，因此他们并不被预期会成微处理器世代之间保留的标准。

随机存取内存提取资讯的寄存器与CPU（位于不同芯片的储存寄存器集合）：

（1）内存缓冲寄存器（Memorybufferregister）

（2）内存资料寄存器（Memorydataregister）

（3）内存位址寄存器（Memoryaddressregister）

（4）内存型态范围寄存器（MemoryTypeRangeRegisters）

具体分类

1、数据寄存器

数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。对低16位数据的存取，不会影响高16位的数据。这些低16位寄存器分别命名为：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。 4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每个寄存器都有自己的名称，可独立存取。程序员可利用数据寄存器的这种“可分可合”的特性，灵活地处理字/字节的信息。寄存器AX和AL通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。累加器可用于乘、除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高；寄存器BX称为基地址寄存器(BaseRegister)。它可作为存储器指针来使用；寄存器CX称为计数寄存器(CountRegister)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数；

寄存器DX称为数据寄存器(DataRegister)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址。在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性。

2、变址寄存器

32位CPU有2个32位通用寄存器ESI和EDI。其低16位对应先前CPU中的SI和DI，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。寄存器ESI、EDI、SI和DI称为变址寄存器(IndexRegister)，它们主要用于存放存储单元在段内的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。变址寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。它们可作一般的存储器指针使用。在字符串操作指令的执行过程中，对它们有特定的要求，而且还具有特殊的功能。

3、指针寄存器

32位CPU有2个32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位对应先前CPU中的SBP和SP，对低16位数据的存取，不影响高16位的数据。寄存器EBP、ESP、BP和SP称为指针寄存器(PointerRegister)，主要用于存放堆栈内存储单元的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便。指针寄存器不可分割成8位寄存器。作为通用寄存器，也可存储算术逻辑运算的操作数和运算结果。

它们主要用于访问堆栈内的存储单元，并且规定：

（1）BP为基指针(BasePointer)寄存器，用它可直接存取堆栈中的数据；

（2）SP为堆栈指针(StackPointer)寄存器，用它只可访问栈顶。

4、段寄存器

段寄存器是根据内存分段的管理模式而设置的。内存单元的物理地址由段寄存器的值和一个偏移量组合而成

的，这样可用两个较少位数的值组合成一个可访问较大物理空间的内存地址。

CPU内部的段寄存器：

CS——代码段寄存器(CodeSegmentRegister)，其值为代码段的段值；

DS——数据段寄存器(DataSegmentRegister)，其值为数据段的段值；

ES——附加段寄存器(ExtraSegmentRegister)，其值为附加数据段的段值；

SS——堆栈段寄存器(StackSegmentRegister)，其值为堆栈段的段值；

FS——附加段寄存器(ExtraSegmentRegister)，其值为附加数据段的段值；

GS——附加段寄存器(ExtraSegmentRegister)，其值为附加数据段的段值。 在16位CPU系统中，它只有4个段寄存器，所以，程序在任何时刻至多有4个正在使用的段可直接访问；在32位微机系统中，它有6个段寄存器，所以，在此环境下开发的程序最多可同时访问6个段。32位CPU有两个不同的工作方式：实方式和保护方式。在每种方式下，段寄存器的作用是不同的。有关规定简单描述如下：

实方式：前4个段寄存器CS、DS、ES和SS与先前CPU中的所对应的段寄存器的含义完全一致，内存单元的逻辑地址仍为段值：“偏移量”的形式。为访问某内存段内的数据，必须使用该段寄存器和存储单元的偏移量。保护方式：在此方式下，情况要复杂得多，装入段寄存器的不再是段值，而是称为”选择子”(Selector)的某个值。

5、指令指针寄存器

32位CPU把指令指针扩展到32位，并记作EIP，EIP的低16位与先前CPU中的IP作用相同。指令指针EIP、IP(InstructionPointer)是存放下次将要执行的指令在代码段的偏移量。在具有预取指令功能的系统中，下次要执行的指令通常已被预取到指令队列中，除非发生转移情况。所以，在理解它们的功能时，不考虑存在指令队列的情况。在实方式下，由于每个段的最大范围为64K，所以，EIP中的高16位肯定都为0，此时，相当于只用其低16位的IP来反映程序中指令的执行次序。

intel 80X06系列寄存器简介

以Intel 80x86 CPU为例，80x86 CPU的寄存器组包括若干个8位、16位和32位寄存器，其中，32位寄存器是从80386 CPU开始才引入的。这些寄存器可以被分为4类，它们是通用寄存器、段寄存器、专用寄存器及其他寄存器。通常，应用程序主要使用前3类寄存器。

1. 通用寄存器

80x86 CPU的通用寄存器包括8个8位通用寄存器，它们是AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH；8个16位通用寄存器，它们是AX、BX、CX、 DX、SI、DI、BP、SP；8个32位通用寄存器，它们是EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP。80x86 CPU的通用寄存器构成如图5-11所示。其中，AL与AH、BL与BH、CL与CH、DL与DH分别对应于AX、BX、CX和DX的低8位与高8位，L 即Low（低）之意，H即High（高）之意。AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP分别对应于EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、 EDI、EBP和ESP的低16位，EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP和ESP都是32位的。EAX（含AX、AH和AL）、 EBX（含BX、BH和BL）、ECX（含CX、CH和CL）和EDX（含DX、DH和DL）统称为数据寄存器；ESI（含SI）和EDI（含DI）统称为变址寄存器； EBP（含BP）和ESP（含SP）统称为指针寄存器。

在对8/16位寄存器进行操作时，相应的16/32位寄存器的其他位不会受到影响。例如，EAX是一个32位通用寄存器，如果我们对AX进行了访问（即访问了EAX的低16位），那么EAX的高16位并不会改变。同理，我们可以使用AL来对AX的低8位进行访问，使用AH对AX的高8位进行访问，AL被修改时会影响AX，但不会影响AH，反之亦然。

通用寄存器可以作为指令的操作数，用于存储那些需要被经常访问的数据。下面对这些寄存器进行简要的说明。

EAX（累加器）

EAX 中的A即Accumulator（累加、累积之意）。EAX、AX、AL分别被称为32位、16位和8位累加器，它们是使用频率最高的通用寄存器。如图5-6所示的汇编代码中就出现了EAX寄存器。一般来说，使用累加器使指令的机器代码更短，执行速度更快。

EBX（基址寄存器）

EBX中的B即Base（基址之意）。EBX与BX常用来表示内存地址，现在所使用的PC中地址都是较大的整数，一般不会是8位，所以BL就不常使用了。

ECX（计数寄存器）

ECX中的C即Count（计数之意）。在许多指令中，ECX、CX、CL被用作计数器。例如，循环指令以ECX或CX作为隐含的循环次数，移位指令用CL作为移位次数等。

EDX（数据寄存器）

EDX中的D即Data（数据之意）。在进行乘法等运算时，常用EDX与EAX或DX与AX的组合来存放一个4字数或双字数。此外，DX也用来存放I/O端口地址。

注意：以上作用的说明仅仅表示这些寄存器的一般用法，作为通用寄存器，它们也可以被用来存储那些并非符合设计初衷的数据。例如，我们可以使用ECX存储一个普通的用来参与加法或乘法运算的数据。

ESI（源变址寄存器，Source Index）

ESI或SI在串指令中表示源数据串的地址。

EDI（目的变址寄存器，Destination Index）

EDI或DI在串指令中表示目的数据串的地址。

EBP（基址指针，Base Pointer）

EBP和BP常用来存放内存地址，它们在默认情况下指向堆栈段中的存储单元。

ESP（堆栈指针，Stack Pointer）

ESP或SP用来指示堆栈段中的栈顶地址。一般情况下不使用ESP或SP做算术运算。

2. 专用寄存器

Intel 80x86 CPU有两个32位的专用寄存器，它们分别是指令指针EIP（Instruction Pointer）和标志寄存器EFLAGS（Flags Register）。标志寄存器也称为程序状态寄存器或状态寄存器。指令指针和标志寄存器不能用作指令的操作数，它们是由CPU直接操纵的。特别地，EIP和EFLAGS的低16位分别由IP和FLAGS标识。

在标志寄存器EFLAGS（或FLAGS）中有若干标志位，这些标志位用来表示CPU当前的操作方式和状态信息，用来反映指令执行结果并控制指令的执行方式。与普通的应用程序有关的主要是FLAGS中的9个标志位（或称条件码标志），包括6个状态寄存器和3个控制标志，每个标志各占一位。

状态寄存器（有时也称为条件码寄存器，简称为CCR）中存储的是状态标志，它们通常是由CPU根据指令执行结果自动设置的，用来反映指令执行结果的特征。 Intel 80x86 CPU将状态标志作为条件判断的依据，以控制程序的执行流程。在本章后面，读者会看到在汇编语言中条件跳转语句就是利用这些状态标志来进行跳转的，这也反映了机器底层的一种深刻的工作机制，现在请读者稍留一点印象，后面我们还会对此做更加深入的介绍。此外，这些标志也可以由指令来设置。其中，最常用的4个状态标志是CF、OF、SF和ZF。

现在对上述状态标志进行简要的介绍。

OF（溢出标志，Overflow Flag）

溢出标志的基本规则是溢出时置1，否则置0。即如果带符号数的运算结果超出了补码表示的范围，则OF=1，否则OF=0。

SF（符号标志，Sign Flag）

符号标志的基本规则是若运算结果为负数，则SF=1，否则SF=0。即SF取结果的最高位。

ZF（零标志，Zero Flag）

零标志的基本规则是若运算结果为0，则ZF=1，否则ZF=0。

CF（进位标志，Carry Flag）

进位标志的基本规则是若加法时结果最高位向前有进位或减法时最高位向前有借位，则CF=1，否则CF=0。

AF（辅助进位标志，Auxiliary carry Flag）

辅助进位标志也称为半进位标志，它的基本规则是若加法时结果低4位（半个字节）向前有进位或减法时结果低4位向前有借位，则AF=1，否则AF=0。该标志主要由CPU内部使用，用于BCD码调整指令。

PF（奇偶标志，Parity Flag）

奇偶标志的基本规则是若结果最低字节中1的个数为偶数，则PF=1，否则PF=0。

标志寄存器中除了有状态标志以外，还有3个控制标志，控制标志是由程序根据需要用指令来设置的，以控制某些指令的执行方式。

DF（方向标志，Direction Flag）

方向标志在串处理指令中控制信息的方向，若DF=0，则每次串操作后内存地址自动递增，否则自动递减。

IF（中断标志，Interrupt Flag）

中断标志用于控制CPU是否响应外部可屏蔽中断请求，若IF=1，则允许中断，否则禁止中断。

TF（跟踪标志，Track Flag）

跟踪标志用于控制CPU是否进入单步调试方式，当TF=1时，CPU以单步方式执行指令，即在每条指令执行结束后，产生中断1，以便对程序进行检查。特别需要说明的是，Intel 80x86 CPU没有提供直接修改该标志的指令。

专用寄存器中的指令指针EIP（或IP）与代码段寄存器CS共同作用来指示将要执行的下一条指令的内存地址。关于CPU如何确定接下来需要执行哪条指令这个话题，将在本章稍后的内容中做进一步讲述。

3. 段寄存器

Intel 80x86 CPU采用分段内存管理机制，该机制允许程序员将程序划分为相对独立的多个地址空间，每个地址空间被称作一个段（Segment），一个程序可以拥有多个代码段、多个数据段，甚至多个堆栈段。Intel 80x86 CPU中主要包括以下几种类型的段。

代码段（Code Segment）：用来存放程序的指令序列。

数据段（Data Segment）：用来存放程序的数据。

堆栈段（Stack Segment）：作为堆栈使用的内存区域。堆栈用于存储过程返回地址、过程参数和局部变量等（这个话题在第6章的函数调用中还将继续深入研究）。

Intel 80x86 CPU提供了6个16位的段寄存器，它们是CS、DS、ES、SS、FS和GS。其中FS和GS是从Intel 80386 CPU才开始引入的。

一般来说，CS、DS和SS分别用来确定当前代码段、数据段和堆栈段的段地址。ES（Extra Segment）、FS和GS常被称为附加段寄存器，它们也用来存放数据段的段地址。此外，在串操作指令中，ES用来表示目的串所在数据段的段地址。

需要说明的是，尽管可以使用段寄存器来存放普通数据，但其主要用途是指向内存段。因此为了避免不必要的麻烦，我们建议尽量不要将段寄存器用作其他目的。

4. 其他寄存器

除了以上三类寄存器以外，Intel 80x86 CPU还包括下列寄存器（8086除外）：4个内存管理寄存器、5个控制寄存器和8个调试寄存器，以及用于系统测试的测试寄存器。

8086寄存器8086 有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为(1)通用寄存器、(2)指令指针、(3)标志寄存器和(4)段寄存器等4类。通用寄存器有8个, 又可以分成2组，一组是数据寄存器(4个),另一组是指针寄存器及变址寄存器(4个).顾名思义，通用寄存器是那些你可以根据自己的意愿使用的寄存器，修改他们的值通常不会对计算机的运行造成很大的影响。数据寄存器分为：AH&AL=AX(accumulator)：累加寄存器，常用于运算;在乘除等指令中指定用来存放操作数，另外,所有的I/O指令都使用这一寄存器与外界设备传送数据。BH&BL=BX(base)：基址寄存器，常用于地址索引CH&CL=CX(count)：计数寄存器，常用于计数；常用于保存计算值，如在移位指令,循环(loop)和串处理指令中用作隐含的计数器.DH&DL=DX(data)：数据寄存器，常用于数据传递。他们的特点是，这4个16位的寄存器可以分为高8位: AH, BH, CH, DH.以及低八位：AL,BL,CL,DL。这2组8位寄存器可以分别寻址，并单独使用。另一组是指针寄存器和变址寄存器，包括：SP（Stack Pointer）：堆栈指针，与SS配合使用，可指向目前的堆栈位置BP（Base Pointer）：基址指针寄存器，可用作SS的一个相对基址位置SI（Source Index）：源变址寄存器，可用来存放相对于DS段之源变址指针DI（Destination Index）：目的变址寄存器，可用来存放相对于ES 段之目的变址指针。这4个16位寄存器只能按16位进行存取操作，主要用来形成操作数的地址，用于堆栈操作和变址运算中计算操作数的有效地址。指令指针IP指令指针IP是一个16位专用寄存器，它指向当前需要取出的指令字节，当BIU从内存中取出一个指令字节后，IP就自动加(取出该字节的长度，如：BIU从内存中取出的是1个字节，IP就会自动加1，如果BIU从内存中取出的字节数长度为3，IP就自动加3)，指向下一个指令字节。注意，IP指向的是指令地址的段内地址偏移量，又称偏移地址(Offset Address)或有效地址(EA，Effective Address)。标志寄存器8086有一个16位的标志性寄存器FR，在FR中有意义的有9位，其中6位是状态位，3位是控制位。标志寄存器（Flags Register,FR）又称程序状态字(Program Status Word,PSW)。这是一个存放条件标志、控制标志寄存器，主要用于反映处理器的状态和运算结果的某些特征及控制指令的执行。标志寄存器位置图：OF：溢出标志位OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围，则称为溢出，OF的值被置为1，否则，OF的值被清为0。DF：方向标志DF位用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。IF：中断允许标志IF位用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不管该标志为何值，CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求，以及CPU内部产生的中断请求。具体规定如下：(1)、当IF=1时，CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求(2)、当IF=0时，CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。TF：跟踪标志TF。该标志可用于程序调试。TF标志没有专门的指令来设置或清除。（1）如果TF=1，则CPU处于单步执行指令的工作方式，此时每执行完一条指令，就显示CPU内各个寄存器的当前值及CPU将要执行的下一条指令。（2）如果TF=0，则处于连续工作模式。SF：符号标志SF用来反映运算结果的符号位，它与运算结果的最高位相同。在微机系统中，有符号数采用补码表示法，所以，SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为非负数时，SF的值为0，否则其值为1。当运算结果没有产生溢出时，运算结果等于逻辑结果（即应该得到的正确的结果），此时SF表示的是逻辑结果的正负，当运算结果产生溢出时，运算结果不等于逻辑结果，此时的SF值所表示的正负情况与逻辑结果相反，即：SF=0时，逻辑结果为负，SF=1时，逻辑结果为非负。ZF：零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0，则其值为1，否则其值为0。在判断运算结果是否为0时，可使用此标志位。AF：( Assistant Carry Flag)下列情况下，辅助进位标志AF的值被置为1，否则其值为0：(1)、在字操作时，发生低字节向高字节进位或借位时(2)、在字节操作时，发生低4位向高4位进位或借位时。PF：奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为偶数，则PF的值为1，否则其值为0。CF：进位标志CF主要用来反映无符号数运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。段寄存器为了运用所有的内存空间，8086设定了四个段寄存器，专门用来保存段地址：CS（Code Segment）：代码段寄存器DS（Data Segment）：数据段寄存器SS（Stack Segment）：堆栈段寄存器ES（Extra Segment）：附加段寄存器。当一个程序要执行时，就要决定程序代码、数据和堆栈各要用到内存的哪些位置，通过设定段寄存器CS，DS，SS 来指向这些起始位置。通常是将DS固定，而根据需要修改CS。所以，程序可以在可寻址空间小于64K的情况下被写成任意大小。所以，程序和其数据组合起来的大小，限制在DS 所指的64K内，这就是COM文件不得大于64K的原因。8086以内存作为战场，用寄存器做为军事基地，以加速工作。备注：由于所讲的是16位cpu(IP寄存器的位数为16，即：偏移地址为16位)2的16次幂就是64K，所以16位段地址不能超过64K，超过64K会造成64K以上的地址找不到。具体举例UxCTLUxCTL寄存器是一个8位的寄存器。UASRT模块的基本操作由该寄存器的控制位确定的，它包含了通信协议、通信模式和校验位等的选择。图给出了寄存器的各个位。图UxCTL寄存器由图可以看出，UxCTL寄存器主要包括8个有效的控制位。为了增加对UxCTL寄存器的了解，知道怎样对该寄存器进行正确的设置，下面对UxCTL寄存器的各个位进行详细介绍。PENA：校验使能位。当该位为0时，不允许校验；当该位为1时，允许校验。如果允许校验，则发送时产生校验位，在接收时希望接收到校验位。．当在地址位多机模式中¨地址位包括在校验计算中。PEV：奇偶校验位。当该位为0时，进行奇校验；当该位为1时，进行偶校验。SPB：停止位。该位用来选择发送时停止位的个数，但接收时停止位只有一个。当该位为0时，发送时只有1个停止位；当该位为1时，发送时有2个停止位。CHAR：字符长度位。该位用来选择发送时数据的长度。当该位为0时，发送的数据为7位；当该位为1时，发送的数据为8位。LISTEN：监听使能位。该位用来选择反馈模式。当该位为0时，没有反馈；当该位为1时，有反馈，发送的数据被送到接收器，这样可以进行自环测试。SYNC：该位用于同步模式选择和异步模式选择。当该位为0时，USART模块为异步通信（UART）模式；当该位为1时，USART模块为同步通信（SPI）模式。MM：多机模式选择位。当该位为0时，多机模式选择线路空闲多机协议；当该位为1时，多机模式选择地址位多机协议。SWRST：软件复位使能位。当该位为0时，UASRT模块被允许；当该位为1时，UASRT模块被禁止。通过以上对UxCTL寄存器的各个位的介绍，可以完成对通信模式和通信数据格式等的选择。通用寄存器顾名思义，通用寄存器是那些你可以根据自己的意愿使用的寄存器，修改他们的值通常不会对计算机的运行造成很大的影响。通用寄存器最多的用途是计算。EAX：通用寄存器。相对其他寄存器，在进行运算方面比较常用。在保护模式中，也可以作为内存偏移指针（此时，DS作为段寄存器或选择器）EBX：通用寄存器。通常作为内存偏移指针使用（相对于EAX、ECX、EDX），DS是默认的段寄存器或选择器。在保护模式中，同样可以起这个作用。ECX：通用寄存器。通常用于特定指令的计数。在保护模式中，也可以作为内存偏移指针（此时，DS作为寄存器或段选择器）。EDX：通用寄存器。在某些运算中作为EAX的溢出寄存器（例如乘、除）。在保护模式中，也可以作为内存偏移指针（此时，DS作为段寄存器或选择器）。同AX分为AH&AL一样，上述寄存器包括对应的16-bit分组和8-bit分组。特殊寄存器ESI：通常在内存操作指令中作为“源地址指针”使用。当然，ESI可以被装入任意的数值，但通常没有人把它当作通用寄存器来用。DS是默认段寄存器或选择器。EDI：通常在内存操作指令中作为“目的地址指针”使用。当然，EDI也可以被装入任意的数值，但通常没有人把它当作通用寄存器来用。ES是默认段寄存器或选择器。EBP和ESP：作为指针的寄存器，也可作为16位寄存器BP, SP使用，常用于椎栈操作。通常，它被高级语言编译器用以建造‘堆栈帧'来保存函数或过程的局部变量，不过，还是那句话，你可以在其中保存你希望的任何数据。SS是它的默认段寄存器或选择器。注意，这四个寄存器没有对应的8-bit分组。换言之，你可以通过SI、DI、BP、SP作为别名访问他们的低16位，却没有办法直接访问他们的低8位。段选择器实模式下的段寄存器到保护模式下摇身一变就成了选择器。不同的是，实模式下的“段寄存器”是16-bit的，而保护模式下的选择器是32-bit的。CS代码段，或代码选择器。同IP寄存器(稍后介绍)一同指向当前正在执行的那个地址。处理器执行时从这个寄存器指向的段（实模式）或内存（保护模式）中获取指令。除了跳转或其他分支指令之外，你无法修改这个寄存器的内容。DS数据段，或数据选择器。这个寄存器的低16 bit连同ESI一同指向的指令将要处理的内存。同时，所有的内存操作指令默认情况下都用它指定操作段(实模式)或内存(作为选择器，在保护模式。这个寄存器可以被装入任意数值，然而在这么做的时候需要小心一些。方法是，首先把数据送给AX，然后再把它从AX传送给DS(当然，也可以通过堆栈来做).ES 附加段，或附加选择器。这个寄存器的低16 bit连同EDI一同指向的指令将要处理的内存。同样的，这个寄存器可以被装入任意数值，方法和DS类似。FS F段或F选择器(推测F可能是Free?)。可以用这个寄存器作为默认段寄存器或选择器的一个替代品。它可以被装入任何数值，方法和DS类似。GS G段或G选择器(G的意义和F一样，没有在Intel的文档中解释)。它和FS几乎完全一样。SS堆栈段或堆栈选择器。这个寄存器的低16 bit连同ESP一同指向下一次堆栈操作(push和pop)所要使用的堆栈地址。这个寄存器也可以被装入任意数值，你可以通过入栈和出栈操作来给他赋值，不过由于堆栈对于很多操作有很重要的意义，因此，不正确的修改有可能造成对堆栈的破坏。* 注意一定不要在初学汇编的阶段把这些寄存器弄混。他们非常重要，而一旦你掌握了他们，你就可以对他们做任意的操作了。段寄存器，或选择器，在没有指定的情况下都是使用默认的那个。这句话在现在看来可能有点稀里糊涂，不过你很快就会在后面知道如何去做。指令指针EIP 这个寄存器非常的重要。这是一个32位宽的寄存器，同CS一同指向即将执行的那条指令的地址，存放指令的偏移地址。微处理器工作于实模式下，EIP是IP（16位）寄存器。不能够直接修改这个寄存器的值，修改它的唯一方法是跳转或分支指令。(CS是默认的段或选择器)E、标志寄存器EFREFR（extra flags register）包括状态位、控制位和系统标志位，用于指示微处理器的状态并控制微处理器的操作。80486 CPU标志寄存器如图2.12所示。①状态标志位：包括进位标志CF、奇偶标志PF、辅助进位标志AF、零标志ZF 、符号标志SF和溢出标志OF。② 控制标志位：包括陷阱标志（单步操作标志）TF、中断标志IF和方向标志DF。80486 CPU标志寄存器中的状态标志位和控制标志位与8086 CPU标志寄存器中的状态标志位和控制标志位的功能完全一样，这里就不再赘述。③ 系统标志位和IOPL字段：在EFR寄存器中的系统标志和IOPL字段，用于控制操作系统或执行某种操作。它们不能被应用程序修改。IOPL（I/O privilege level field）：输入/输出特权级标志位。它规定了能使用I/O敏感指令的特权级。在保护模式下，利用这两位编码可以分别表示0, 1, 2, 3这四种特权级，0级特权最高，3级特权最低。在80286以上的处理器中有一些I/O敏感指令，如CLI（关中断指令）、STI（开中断指令）、IN（输入）、OUT（输出）。IOPL的值规定了能执行这些指令的特权级。只有特权高于IOPL的程序才能执行I/O敏感指令，而特权低于IOPL的程序，若企图执行敏感指令，则会引起异常中断。NT（nested task flag）：任务嵌套标志。在保护模式下，指示当前执行的任务嵌套于另一任务中。当任务被嵌套时，NT=1，否则NT=0。RF（resume flag）：恢复标志。与调试寄存器一起使用，用于保证不重复处理断点。当RF=1时，即使遇到断点或故障，也不产生异常中断。VM（virtual 8086 mode flag）：虚拟8086模式标志。用于在保护模式系统中选择虚拟操作模式。VM=1，启用虚拟8086模式；VM=0，返回保护模式。AC（alignment check flag）：队列检查标志。如果在不是字或双字的边界上寻址一个字或双字，队列检查标志将被激活。其他寄存器上面是最基本的寄存器。下面是一些其他的寄存器，你甚至可能没有听说过它们。(都是32位宽)：CR0, CR2, CR3(控制寄存器)。举一个例子，CR0的作用是切换实模式和保护模式。还有其他一些寄存器，D0, D1, D2, D3, D6和D7(调试寄存器)。他们可以作为调试器的硬件支持来设置条件断点。TR3, TR4, TR5, TR6 和TR?寄存器(测试寄存器)用于某些条件测试。