x86体系架构学习

8086 （实模式）

• 通用寄存器：AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP，此外前4个寄存器可以分成高8位和低8位来访问，AH、AL、BH、BL、CH、CL以及DH、DL
• 4个16位的段寄存器：CS、DS、SS、ES，其中CS存放指令的段地址，DS和ES存放数据的段地址，默认是DS，要使用ES需要在指令里指明，SS存放栈的段地址
• 基址寄存器BX用的是DS，基址寄存器BP用的是SS。
• 基址变址：[BX]、[BX+SI]、[BX+DI]、[BP]、[BP+SI]、[BP+DI]
• 不支持将数据直接使用mov的方式送入段寄存器，比如mov ds，1000H，需要通过一个通用寄存器来进行中转
• “段地址x16+偏移地址=物理地址”含义：CPU在访问内存时，用一个基础地址（段地址x16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。
• 正确理解段地址：内存并没有分段，段的划分来自于CPU，由于8086用“基础地址（段地址x16）+ 偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式来管理内存
• 由于乘以16的缘故，基础地址总是16字节对齐的
• 任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行
• 上电后，CS的初始值为0xFFFF，IP的默认值为0x0000，所以CPU从内存0xFFFF0读取指令执行
• CS和IP的值不能通过mov来修改，需要通过转移指令，如“jmp 段地址:偏移地址”
• 执行mov ax, [2] 表示： 将 ds x 16 + 2 这个内存单元的值读到ax寄存器中
• 在任意时刻，SS:SP指向栈顶元素，执行push ax时，首先SP=SP-2,然后将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处，此时SS:SP指向新栈顶。pop的过程与之相反。

IA-32 （保护模式）

• 通用寄存器：EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP
• 段寄存器不再存放段基地址，而是段的选择子或者段选择器，即用于选择所要访问的段
• 逻辑地址：段地址:偏移地址
• 线性地址：段地址x16 + 偏移地址
• 虚拟地址：逻辑地址和线性地址都是虚拟地址的表现形式
• 物理地址：实模式和非分页保护模式下就是线性地址，分页保护模式下需要经过MMU将线性地址转换为物理地址
• 在保护模式下，对内存的访问仍然使用段地址和偏移地址，但是在每个段能够访问之前，必须先进行登记。登记的信息包括:段的起始地址、段的界限等各种访问属性。每个登记信息占用8字节，称为段描述符，每个段都需要一个描述符。描述符存放在一段内存中，这段内存中，所有的描述符都挨在一起，集中存放，构成了一个描述符表。
• 最主要的描述表是全局描述符表GDT，进入保护模式前，必须要定义全局描述符表。全局描述符表寄存器GDTR，这个寄存器为48位，高32位保存全局描述符表在内存中的起始线性地址，低16位表示全局描述符表的边界（界限），其数值上等于表的大小（总字节数）-1. 所以全局描述符表最大为64KB，最多容纳8192个描述符。