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。
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位對應(yīng)先前CPU中的SI和DI，對低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，對它們有特定的要求，而且還具有特殊的功能。具體描述請見第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位對應(yīng)先前CPU中的SBP和SP，對低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。
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它們主要用于訪問堆棧內(nèi)的存儲(chǔ)單元，并且規(guī)定：
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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)； |
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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。
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。
16位標(biāo)志寄存器——共用了9個(gè)標(biāo)志位，它們主要用來反映CPU的狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果的特征。標(biāo)志位的分布如下表所示。
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32位標(biāo)志寄存器——32位CPU也把標(biāo)志寄存器擴(kuò)展到32位，記為EFLAGS。它新增加了四個(gè)控制標(biāo)志位，它們是：IOPL、NT、RF和VM，這些標(biāo)志位在實(shí)方式下不起作用。其它標(biāo)志位的位置和作用與先前的完全相同。
其主要標(biāo)志位的分布如下表所示。
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1 |
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一、運(yùn)算結(jié)果標(biāo)志位
1、進(jìn)位標(biāo)志CF(Carry Flag)
進(jìn)位標(biāo)志CF主要用來反映運(yùn)算是否產(chǎn)生進(jìn)位或借位。如果運(yùn)算結(jié)果的最高位產(chǎn)生了一個(gè)進(jìn)位或借位，那么，其值為1，否則其值為0。
使用該標(biāo)志位的情況有：多字(字節(jié))數(shù)的加減運(yùn)算，無符號(hào)數(shù)的大小比較運(yùn)算，移位操作，字(字節(jié))之間移位，專門改變CF值的指令等。
奇偶標(biāo)志PF用于反映運(yùn)算結(jié)果中“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。如果“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF的值為1，否則其值為0。
利用PF可進(jìn)行奇偶校驗(yàn)檢查，或產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)位。在數(shù)據(jù)傳送過程中，為了提供傳送的可靠性，如果采用奇偶校驗(yàn)的方法，就可使用該標(biāo)志位。
在發(fā)生下列情況時(shí)，輔助進(jìn)位標(biāo)志AF的值被置為1，否則其值為0：
(1)、在字操作時(shí)，發(fā)生低字節(jié)向高字節(jié)進(jìn)位或借位時(shí)；
(2)、在字節(jié)操作時(shí)，發(fā)生低4位向高4位進(jìn)位或借位時(shí)。
對以上6個(gè)運(yùn)算結(jié)果標(biāo)志位，在一般編程情況下，標(biāo)志位CF、ZF、SF和OF的使用頻率較高，而標(biāo)志位PF和AF的使用頻率較低。
零標(biāo)志ZF用來反映運(yùn)算結(jié)果是否為0。如果運(yùn)算結(jié)果為0，則其值為1，否則其值為0。在判斷運(yùn)算結(jié)果是否為0時(shí)，可使用此標(biāo)志位。
符號(hào)標(biāo)志SF用來反映運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位，它與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。在微機(jī)系統(tǒng)中，有符號(hào)數(shù)采用補(bǔ)碼表示法，所以，SF也就反映運(yùn)算結(jié)果的正負(fù)號(hào)。運(yùn)算結(jié)果為正數(shù)時(shí)，SF的值為0，否則其值為1。
溢出標(biāo)志OF用于反映有符號(hào)數(shù)加減運(yùn)算所得結(jié)果是否溢出。如果運(yùn)算結(jié)果超過當(dāng)前運(yùn)算位數(shù)所能表示的范圍，則稱為溢出，OF的值被置為1，否則，OF的值被清為0。
“溢出”和“進(jìn)位”是兩個(gè)不同含義的概念，不要混淆。如果不太清楚的話，請查閱《計(jì)算機(jī)組成原理》課程中的有關(guān)章節(jié)。
狀態(tài)控制標(biāo)志位是用來控制CPU操作的，它們要通過專門的指令才能使之發(fā)生改變。
1、追蹤標(biāo)志TF(Trap Flag)
當(dāng)追蹤標(biāo)志TF被置為1時(shí)，CPU進(jìn)入單步執(zhí)行方式，即每執(zhí)行一條指令，產(chǎn)生一個(gè)單步中斷請求。這種方式主要用于程序的調(diào)試。
指令系統(tǒng)中沒有專門的指令來改變標(biāo)志位TF的值，但程序員可用其它辦法來改變其值。
2、中斷允許標(biāo)志IF(Interrupt-enable Flag)
中斷允許標(biāo)志IF是用來決定CPU是否響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請求。但不管該標(biāo)志為何值，CPU都必須響應(yīng)CPU外部的不可屏蔽中斷所發(fā)出的中斷請求，以及CPU內(nèi)部產(chǎn)生的中斷請求。具體規(guī)定如下：
(1)、當(dāng)IF=1時(shí)，CPU可以響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請求；
(2)、當(dāng)IF=0時(shí)，CPU不響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷發(fā)出的中斷請求。
CPU的指令系統(tǒng)中也有專門的指令來改變標(biāo)志位IF的值。
方向標(biāo)志DF用來決定在串操作指令執(zhí)行時(shí)有關(guān)指針寄存器發(fā)生調(diào)整的方向。具體規(guī)定在第5.2.11節(jié)——字符串操作指令——中給出。在微機(jī)的指令系統(tǒng)中，還提供了專門的指令來改變標(biāo)志位DF的值。
三、32位標(biāo)志寄存器增加的標(biāo)志位
1、I/O特權(quán)標(biāo)志IOPL(I/O Privilege Level)
I/O特權(quán)標(biāo)志用兩位二進(jìn)制位來表示，也稱為I/O特權(quán)級(jí)字段。該字段指定了要求執(zhí)行I/O指令的特權(quán)級(jí)。如果當(dāng)前的特權(quán)級(jí)別在數(shù)值上小于等于IOPL的值，那么，該I/O指令可執(zhí)行，否則將發(fā)生一個(gè)保護(hù)異常。
嵌套任務(wù)標(biāo)志NT用來控制中斷返回指令I(lǐng)RET的執(zhí)行。具體規(guī)定如下：
(1)、當(dāng)NT=0，用堆棧中保存的值恢復(fù)EFLAGS、CS和EIP，執(zhí)行常規(guī)的中斷返回操作；
(2)、當(dāng)NT=1，通過任務(wù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)中斷返回。
重啟動(dòng)標(biāo)志RF用來控制是否接受調(diào)試故障。規(guī)定：RF=0時(shí)，表示“接受”調(diào)試故障，否則拒絕之。在成功執(zhí)行完一條指令后，處理機(jī)把RF置為0，當(dāng)接受到一個(gè)非調(diào)試故障時(shí)，處理機(jī)就把它置為1。
4、虛擬8086方式標(biāo)志VM(Virtual 8086 Mode)
如果該標(biāo)志的值為1，則表示處理機(jī)處于虛擬的8086方式下的工作狀態(tài)，否則，處理機(jī)處于一般保護(hù)方式下的工作狀態(tài)。