汇编语言-第三章 寄存器（栈存储）

2018-05-28 15:42:19 浏览数 (1)

3.6 栈

栈是一种具有特殊的访问方式的存储空间。 栈有两个最基本的操作：入栈和出栈。 栈的操作规则为：LIFO（后进先出，Last In First Out）

3.7 CPU提供的栈机制

现今的CPU中都有栈的设计。 8086CPU提供相关的指令来以栈的方式访问内存空间。这意味着，我们在基于8086CPU编程的时候，可以将一段内存当作栈来使用。 8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。 在内存中划分一块出来当作栈，这就是栈的本质。 CPU如何知道栈顶的具体位置？显然，也应该有相应的寄存器来存放栈顶的地址。 8086寄存器中有两个寄存器：段寄存器SS和寄存器SP。 栈顶的段地址存放在SS中，偏移地址存放在SP中。在任意时刻，SS：SP指向栈顶元素。 push指令和pop指令执行时，CPU从SS和SP得到栈顶的地址。

push ax的执行，由下面两步之行：

  • SP=SP-2,SS：SP指向的内存单元处，以当前栈顶前面的单元为新的栈顶
  • 将ax中的内容送入SS：SP指向的内存单元出，SS：SP此时指向新栈顶。

pop ax 的执行过程和push ax相反，由以下两步完成：

  • 将SS：SP指向的内存单元处的数据送入ax中
  • SP=SP 2.SS：SP指向当前栈顶下面的单元，以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。

3.8栈顶超界问题

栈顶越界是超级危险的。我们将一段内存空间安排为栈，那么在栈空间之外的空间里很可能存放了具有其他用途的数据、代码等，这些数据、代码可能是我们自己程序中的，也可能是别的程序中的（毕竟一个计算机系统中并不是只有我们自己的程序在运行）。 但是，由于我们在入栈、出栈时的不小心，而将这些数据、代码意外的改写，将会引发一连串的错误。 8086CPU并不保证我们对栈的操作不会越界。也就是说，8086CPU只知道栈顶在何处（由SS：SP指示），而不知道程序员安排的栈空间有多大。这就好比，CPU只知道当前要执行的指令在何处（由CS：IP指示），而不知道读者要执行的指令由多少。 所以我们在编程的时候要自己考虑栈顶越界的问题，要根据可能用到的最大栈空间发，来安排栈的大小，防止入栈的数据太多而导致的越界；执行出栈操作的时候也要注意，以防栈空的时候继续出栈而导致的越界。

3.9 push、pop指令

栈空间也是内存空间的一部分，它只是一段可以以一种特殊的方式进行访问的内存空间。

push和pop指令的格式可以是如下形式：

代码语言：javascript复制
push 寄存器    //将一个寄存器中的数据入栈    
pop  寄存器      //用一个寄存器来接收出栈的数据

还可以是如下的形式：

代码语言：javascript复制
push 段寄存器    // 将一个段寄存器中的数据入栈
pop  段寄存器      //用一个段寄存器接收出栈的数据

push和pop也可以在内存单元和内存单元之间传送数据，我们可以：

代码语言：javascript复制
push 内存单元     //将一个内存字单元处的字入栈（注意，栈操作都是以字为单位）
pop  内存单元      //用一个内存字单元接收出栈的数据

指令执行时，CPU要知道内存单元的地址，可以在push、pop指令中只给出内存单元的偏移地址，段地址在指令执行时，CPU从ds中获得。

例子

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ds,ax      //内存单元的段地址要放在ds中
push [0]          //将1000:0处的字压入栈中
pop [2]          //出栈的数据送入1000:2处

例子

将10000H～1000FH这段空间当做栈，初始状态是空的，将AX、BX、DS中的数据入栈。

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ss,ax      //设置栈的段地址，SS=1000H，不能直接向段寄存器SS送入数据，所以用AX中转
mov sp,0100H    //设置栈顶的偏移地址，因为栈空， 所以sp=0010H。
push ax
push bx
push ds

例子

编程： (1)将10000H～1000FH这段空间当做栈，初始状态栈是空的 (2)设置AX=001AH，BX=001BH (3)将AX、BX中的数据入栈 (4)然后将AX、BX清零 (5)从栈中恢复AX、BX原来的内容

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ss,ax
mov sp,0010H      //初始化栈顶
mov ax,001AH
mov bx,001BH
push ax
push bx
sub ax, ax        //将ax清零，也可以用mov ax,0
                       //sub ax,bx 的机器码为两个字节
                         //mov ax,0的机器码为3个字节
sub bx,bx
pop bx             //从栈中恢复ax、bx原来的数据，当前栈顶的内容是bx
pop ax

例子

（1）将10000H～1000FH这段空间当做栈，初始状态栈是空的 （2）设置AX=002AH，BX为002BH （3）利用栈，交换AX和BX中的数据

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ss,ax
mov sp 0010H
mov ax,002AH
mov bx,002BH
push ax
push bx
pop ax
pop bx

在10000H处写入字型数据2266H，可以用以下的代码完成：

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ds,ax
mov ax,2266H
mov [0],ax

或者用下面的方法： 说明 ： 入栈的执行过程是： 1.先将记录栈顶偏移地址的SP寄存器中的内容减2，使得SS：SP指向新的栈顶单元 2.再将寄存器中的数据送入SS：SP指向的内存单元处，即10000H处

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov ss,ax
mov sp,0002H
mov ax,2266H
push ax

push、pop实质上就是一种内存传送指令，可以在寄存器和内存之间传送数据，与mov指令不同的是，push和pop指令访问的内存单元的地址不是在指令中给出的，而是由SS：SP指出的。同时，push和pop还要改变SP中的内容。 push和pop指令同mov指令不同，CPU执行mov指令只需一步操作，就是传送。 执行push、pop指令需要两步操作。 执行push时，CPU的两步操作是： 1.先改变SP 2.向SS：SP处传送 执行pop时，CPU的两步操作是： 先读取SS：SP处的数据 后改变SP

注意： push、pop等栈操作指令，修改的只是SP。也就是说，栈顶的变化范围最大为：0～FFFFH SS、SP指示栈顶：改变SP后写内存的入栈指令；读内存后改变SP的出栈指令。这就是8086CPU提供的栈操作机制。

栈的综述 （1）8086CPU提供了栈操作机制，方案如下：

  • 在SS、SP中存放栈顶的段地址和偏移地址
  • 提供入栈和出栈指令，它们根据SS：SP指示的地址，按照栈的方式访问内存单元。 （2）push指令的执行步骤：
  • SP=SP-2
  • 向SS：SP指向的字单元中送入数据
  • POP指令的执行步骤：
  • 从SS：SP指向的字单元中读取数据
  • SP=SP 2 （4）任意时刻，SS：SP指向栈顶元素 （5）8086CPU只记录栈顶，栈空间的大小要我们自己管理 （6）用栈来暂存以后需要恢复的寄存器的内容时，寄存器出栈的顺序要和入栈的顺序相反。 （7）push、pop实质上是一种内存传送指令

栈段

对于8086CPU，在编程时，我们可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段。 将一段内存当做栈段，仅仅是我们在编程时的一种安排，CPU并不会由于这种安排，就在执行push、pop等栈操作指令时就自动地将我们定义的栈段当做栈空间来访问。

一个栈段最大设置为多少？为什么？ 最大容量为64KB push、pop等指令在执行的时候只修改SP，所以栈顶的变化范围是0～FFFFH，从栈空的时候SP=0，一直压栈，直到栈满的时候SP=0；如果再次压栈，栈顶将环绕，覆盖了原来栈中的内容。

段的综述 我们可以将一段内存定义为一个段，用一个段地址指示段，用偏移地址访问段内的单元，这完全是我们自己的安排。

  • 我们可以用一个段存放数据，将它定义为“数据段”
  • 我们可以用一个段存放代码，将它定义为“代码段”
  • 我们可以用一个段当做栈，将它定义为“栈段” 我们可以这样安排，但若要想让CPU按照我们的安排来访问这些段，就要：
  • 对于数据段，将它的段地址放在DS中，用mov、add、sub等访问内存单元的指令时，CPU就将我们定义的数据段中的内容当做数据来访问。
  • 对于代码段，将它的段地址放在CS中，将段中第一条指令的偏移地址放在IP中，这样CPU就将执行我们定义的代码段中的指令
  • 对于栈段，将它的地址放在SS中，将栈顶单元的偏移地址放在SP中国年，这样CPU在需要进行栈操作的时候，比如执行push、pop等指令，就将我们定义的栈段当做栈空间来使用。 CPU将内存中的某段内容当做代码，是因为CS：IP指向了那里；CPU将某内存当做栈，是因为SS：SP指向了那里。 一段内存，可以既是代码的存储空间，又是数据的存储空间，还可以是栈空间，也可以什么也不是，关键在于CPU中寄存器的设置，即：CS，IP，SS，SP，DS的指向。

例子

我们将10000H～1001H安排为代码段，并在里面存储如下代码：

代码语言：javascript复制
mov ax,1000H
mov SS,ax
mov SP,0020H
mov ax,cs
mov ds,ax
mov ax[0]
mov ax [2]
mov bx[4]
mov bx[6]
push ax
push bx
pop ax
pop bx

设置CS=1000H，IP=0，这段代码将得到执行。在这段代码中，我们又将10000H～1001FH安排为栈段和数据段。10000H～1001F这段内存，既是代码段，又是栈段和数据段。

汇编语言 存储

0 人点赞