經常使用的寄存器（& bss段的做用）

 一個程序本質上都是由 bss段、data段、text段三個組成的。這樣的概念，不知道最初來源於哪裏的規定，但在當前的計算機程序設計中是很重要的一個基本概念。並且在嵌入式系統的設計中也很是重要，牽涉到嵌入式系統運行時的內存大小分配，存儲單元佔用空間大小的問題。

     在採用段式內存管理的架構中（好比intel的80x86系統），bss段（Block Started by Symbol segment）一般是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域 ，通常在初始化時bss 段部分將會清零。bss段屬於靜態內存分配，即程序一開始就將其清零了。在C語言之類的程序編譯完成以後，已初始化的全局變量保存在.data 段中，未初始化的全局變量保存在.bss 段中 。
    在《Programming ground up》裏對.bss的解釋爲：There is another section called the .bss. This section is like the data section, except that it doesn’t take up space in the executable.
    text和data段都在可執行文件中（在嵌入式系統裏通常是固化在鏡像文件中），由系統從可執行文件中加載；而bss段不在可執行文件中，由系統初始化。

 

寄存器通常分爲如下幾類

4個數據寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2個變址和指針寄存器(ESI和EDI) 2個指針寄存器(ESP和EBP)
6個段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1個指令指針寄存器(EIP) 1個標誌寄存器(EFlags)  

①數據寄存器

AX稱爲累加器(Accumulator)，用累加器進行的操做可能須要更少時間。累加器可用於乘、除、輸入/輸出等操做，它們的使用頻率很高；
BX稱爲基地址寄存器(Base Register)。它可做爲存儲器指針來使用；
CX稱爲計數寄存器(Count Register)。在循環和字符串操做時，要用它來控制循環次數；在位操做中，當移多位時，要用CL來指明移位的位數；
DX稱爲數據寄存器(Data Register)。在進行乘、除運算時，它可做爲默認的操做數參與運算，也可用於存放I/O的端口地址。

在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能做爲基址和變址寄存器來存放存儲單元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不只可傳送數據、暫存數據保存算術邏輯運算結果，並且也可做爲指針寄存器，因此，這些32位寄存器更具備通用性。

 

②變址和指針寄存器(ESI和EDI)  

寄存器ESI、EDI、SI和DI統稱爲變址寄存器(Index Register)，主要用於存放存儲單元在段內的偏移量 ， 經過它們可實現多種存儲器操做數的尋址方式，爲以不一樣的地址形式訪問存儲單元提供方便。做爲通用寄存器，也可存儲算術邏輯運算的操做數和運算結果 。 它們可做通常的存儲器指針使用。在字符串操做指令的執行過程當中，對它們有特定的要求，且具備特殊的功能

 

③指針寄存器(ESP和EBP)  

32位CPU有2個32位通用寄存器EBP和ESP。其低16位對應先前CPU中的BP和SP，低16位數據的存取不影響高16位的數據。

寄存器EBP、ESP、BP和SP稱爲指針寄存器(Pointer Register)，主要用於存放堆棧內存儲單元的偏移量，用它們可實現多種存儲器操做數的尋址方式，爲以不一樣的地址形式訪問存儲單元提供方便。 做爲通用寄存器，也可存儲算術邏輯運算的操做數和運算結果。

它們主要用於訪問堆棧內的存儲單元，而且規定：

BP爲基指針(Base Pointer)寄存器，用它可直接存取堆棧中的數據；
SP爲堆棧指針(Stack Pointer)寄存器，用它只可訪問棧頂 。  

 

④段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)

CS——代碼段 寄存器(Code Segment Register)，其值爲代碼段的段值；
DS——數據段 寄存器(Data Segment Register)，其值爲數據段的段值；
SS——堆棧段 寄存器(Stack Segment Register)，其值爲堆棧段的段值；

ES——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值爲附加數據段的段值；

FS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值爲附加數據段的段值；
GS——附加段寄存器(Extra Segment Register)，其值爲附加數據段的段值。

在16位CPU系統中，它只有4個段寄存器.在32位微機系統中，它有6個段寄存器.

 

32位CPU有兩個不一樣的工做方式：實模式和保護模式。在每種方式下，段寄存器的做用是不一樣的。有關規定簡單描述以下：

實模式： 前4個段寄存器CS、DS、ES和SS與先前CPU中的所對應的段寄存器的含義徹底一致，內存單元的邏輯地址仍爲「段值：偏移量」的形式。爲訪問某內存段內的數據，必須使用該段寄存器和存儲單元的偏移量。
保護模式： 在此方式下，狀況要複雜得多，裝入段寄存器的再也不是段值，而是稱爲「選擇子」(Selector)的某個值 。

 

注：這裏特別提供FS寄存器的偏移說明

FS寄存器指向當前活動線程的TEB結構（線程結構）
偏移 說明
000 指向SEH鏈指針
004 線程堆棧頂部
008 線程堆棧底部
00C SubSystemTib
010 FiberData
014 ArbitraryUserPointer
018 FS段寄存器在內存中的鏡像地址
020 進程PID
024 線程ID
02C 指向線程局部存儲指針
030 PEB結構地址（進程結構）
034 上個錯誤號

舉例：

POP DWORD PTR FS:[004]

這個句指令的意思就是將堆棧頂部的4個字節的字符彈棧出去！

 

⑤指令指針寄存器(EIP)

32位CPU把指令指針擴展到32位，並記做EIP，EIP的低16位與先前CPU中的IP做用相同。

指令指針EIP、IP(Instruction Pointer)是存放下次將要執行的指令在代碼段的偏移量。在具備預取指令功能的系統中，下次要執行的指令一般已被預取到指令隊列中，除非發生轉移狀況。因此，在理解它們的功能時，不考慮存在指令隊列的狀況。

在實模式下，因爲每一個段的最大範圍爲64K，因此，EIP中的高16位確定都爲0，此時，至關於只用其低16位的IP來反映程序中指令的執行次序。

 

六、標誌寄存器

1、運算結果標誌位
一、進位標誌CF(Carry Flag)
進位標誌CF主要用來反映運算是否產生進位或借位。若是運算結果的最高位產生了一個進位或借位，那麼，其值爲1，不然其值爲0。

使用該標誌位的狀況有：多字(字節)數的加減運算，無符號數的大小比較運算，移位操做，字(字節)之間移位，專門改變CF值的指令等。

二、奇偶標誌PF(Parity Flag)
奇偶標誌PF用於反映運算結果中「1」的個數的奇偶性。若是「1」的個數爲偶數，則PF的值爲1，不然其值爲0。

利用PF可進行奇偶校驗檢查，或產生奇偶校驗位。在數據傳送過程當中，爲了提供傳送的可靠性，若是採用奇偶校驗的方法，就可以使用該標誌位。

三、輔助進位標誌AF(Auxiliary Carry Flag)
在發生下列狀況時，輔助進位標誌AF的值被置爲1，不然其值爲0：

(1)、在字操做時，發生低字節向高字節進位或借位時；
(2)、在字節操做時，發生低4位向高4位進位或借位時。

對以上6個運算結果標誌位，在通常編程狀況下，標誌位CF、ZF、SF和OF的使用頻率較高，而標誌位PF和AF的使用頻率較低。

四、零標誌ZF(Zero Flag)
零標誌ZF用來反映運算結果是否爲0。若是運算結果爲0，則其值爲1，不然其值爲0。在判斷運算結果是否爲0時，可以使用此標誌位。

五、符號標誌SF(Sign Flag)
符號標誌SF用來反映運算結果的符號位，它與運算結果的最高位相同。在微機系統中，有符號數採用補碼錶示法，因此，SF也就反映運算結果的正負號。運算結果爲正數時，SF的值爲0，不然其值爲1。

六、溢出標誌OF(Overflow Flag)
溢出標誌OF用於反映有符號數加減運算所得結果是否溢出。若是運算結果超過當前運算位數所能表示的範圍，則稱爲溢出，OF的值被置爲1，不然，OF的值被清爲0。

「溢出」和「進位」是兩個不一樣含義的概念，不要混淆。若是不太清楚的話，請查閱《計算機組成原理》課程中的有關章節。

2、狀態控制標誌位
狀態控制標誌位是用來控制CPU操做的，它們要經過專門的指令才能使之發生改變。

一、追蹤標誌TF(Trap Flag)
當追蹤標誌TF被置爲1時，CPU進入單步執行方式，即每執行一條指令，產生一個單步中斷請求。這種方式主要用於程序的調試。

指令系統中沒有專門的指令來改變標誌位TF的值，但程序員可用其它辦法來改變其值。

二、中斷容許標誌IF(Interrupt-enable Flag)
中斷容許標誌IF是用來決定CPU是否響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的中斷請求。但無論該標誌爲什麼值，CPU都必須響應CPU外部的不可屏蔽中斷所發出的中斷請求，以及CPU內部產生的中斷請求。具體規定以下：

(1)、當IF=1時，CPU能夠響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的中斷請求；

(2)、當IF=0時，CPU不響應CPU外部的可屏蔽中斷髮出的中斷請求。

CPU的指令系統中也有專門的指令來改變標誌位IF的值。

三、方向標誌DF(Direction Flag)
方向標誌DF用來決定在串操做指令執行時有關指針寄存器發生調整的方向。具體規定在第5.2.11節——字符串操做指令——中給出。在微機的指令系統中，還提供了專門的指令來改變標誌位DF的值。

3、32位標誌寄存器增長的標誌位
一、I/O特權標誌IOPL(I/O Privilege Level)
I/O特權標誌用兩位二進制位來表示，也稱爲I/O特權級字段。該字段指定了要求執行I/O指令的特權級。若是當前的特權級別在數值上小於等於IOPL的值，那麼，該I/O指令可執行，不然將發生一個保護異常。

二、嵌套任務標誌NT(Nested Task)
嵌套任務標誌NT用來控制中斷返回指令IRET的執行。具體規定以下：

(1)、當NT=0，用堆棧中保存的值恢復EFLAGS、CS和EIP，執行常規的中斷返回操做；

(2)、當NT=1，經過任務轉換實現中斷返回。

三、重啓動標誌RF(Restart Flag)
重啓動標誌RF用來控制是否接受調試故障。規定：RF=0時，表示「接受」調試故障，不然拒絕之。在成功執行完一條指令後，處理機把RF置爲0，當接受到一個非調試故障時，處理機就把它置爲1。

四、虛擬8086方式標誌VM(Virtual 8086 Mode)若是該標誌的值爲1，則表示處理機處於虛擬的8086方式下的工做狀態，不然，處理機處於通常保護方式下的工做狀態。