3.7 CPU提供的栈机制
栈是一种具有特殊的访问方式的储存空间。栈的数据采用后进先出(LIFO)原则。
现今的CPU中都有栈的设计，8086CPU也不例外。8086CPU提供相关的指令来以栈的方式访问内存空间。这意味着，我们基于8086CPU编程的时候，可以将一段内存当做栈来使用。
8086CPU提供入栈和出栈指令，最基本的两个是PUSH(入栈)和POP(出栈)。8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。
例，我们可以将10000H~1000FH这段内存当做栈来使用：
注意，字型数据用两个字节存放，高地址单元存放高8位，低地址单元存放低8位。
当执行完前三步的进栈操作后，分别将ax , bx, cx 寄存器中的数值压入栈中，如上图所示。
当进行后三步的出栈操作时，pop ax ，ax = 1122H , 此时将栈顶内存空间的值送到ax中。pop bx , pop cx 同理。
但是，CPU如何知道10000H~1000FH这段空间被当作栈来使用？当我们push ax 时，要将寄存器中的内容放在当前栈顶单元的上方，成为新的栈顶元素；pop ax等指令执行时， 要从栈顶单元中取出数据，送入寄存器中。那么CPU是怎么知道栈顶元素的呢？
如同CPU知道当前执行的指令所在位置，用CS、IP 来存放当前指令的段地址和偏移地址。在8086CPU中，有两个寄存器，段寄存器SS和寄存器SP, SS用来存放栈顶的段地址，SP存放偏移地址。任意时刻，SS:SP指向栈顶元素。当执行push和pop指令时，CPU从SS何SP中得到栈顶的地址。
由此，我们可以完整描述push和pop指令的功能了，例如push ax :
push ax 的执行，由以下两步完成：
(1) sp = sp - 2 , SS:SP 指向当前栈顶前面的单元，以当前栈顶前面的单元为新的栈顶；
(2) 将ax中的内容送入SS:SP执行的内存单元，SS:SP此时指向新栈顶。
由图可以看出， 8086CPU中，入栈时，栈顶从高地址向低地址方向增长。
接下来，我们描述POP指令功能。 例如 pop ax :
pop ax 的执行过程和push ax 刚好相反，由以下两步完成：
(1) 将SS:SP指向的内存单元的数据送入ax中；
(2) 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。
注意：
当元素出栈后，SS:SP指向新的栈顶，POP操作前的栈顶元素依然存在，但是，它已不在栈中。当再次执行push等入栈操作后，SS:SP移至该位置，并在里面写入新的数据，它将被覆盖。
3.8 栈顶超界的问题
8086CPU不保证我们对栈的操作不会超界。这就是说，8086CPU只知道栈顶在何处(由SS:SP指示)，而不知道读者安排的栈空间有多大。这点就好像，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。从这两点上我们可以看出8086CPU的工作原理，它只考虑当前的情况；当前的栈顶在何处、当前要执行的指令是哪一条。
我们在编程时要自己操心栈顶超界的问题，要根据可能用到的最大栈空间，来安排栈的大小，防止入栈的数据太多而导致超界；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超界。
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问题3.10
在10000H处写入字型数据2266H，完成下列代码：
___________
___________
___________
mov ax,2266H
push ax
分析：
push ax 是入栈指令，它将在栈顶之上压入新的数据。一定要注意它的执行过程： 首先，将记录栈顶偏移地址的SP寄存器中的内容减2，使SS:SP指向新的栈顶单元，然后再将寄存器中的数据送入SS:SP指向的新的栈顶单元。则得完整程序如下：
mov ax, 1000H
mov ss, ax
mov sp, 2
mov ax, 2266H
push ax
由上问题可以看出，push、pop 实质上就是一种内存传送指令，可以再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指令还有改变SP中的内容。
注意：
push、pop等栈操作指令，修改的值是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。
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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： 1) sp = sp - 2; 2) 向SS:SP指向的字单元中送入数据。
(3) pop 指令的执行步骤： 1) 从SS:SP指向的字单元中读取数据； 2）SP = SP - 2;
(4) 任意时刻，SS:SP指向栈顶元素。
(5) 8086CPU只记录栈顶，栈空间的大小我们要自己管理。防止栈操作超界。
(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。（后进先出）
(7) push、pop 实质上是一种内存传送指令，注意它们的灵活应用。
栈是一种非常重要的机制，一定要深入理解，灵活掌握。
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3.10 栈段
前面讲过(2.8节)，对于8086CPU机，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。我们可以将长度为N(N<=64K)的一组连续地址、起始地址为16的倍数的内存单元，当作栈空间来用。如，我们将10010H~1001FH这段长度为16字节的内存空间当作栈来用，以栈的方式进行访问。这段空间就可以称为一个栈段，段地址为1000H，大小为16字节。
将一段内存当做栈段，仅仅是我们在编程时的一种安排，CPU并不会自动将该段内存以栈方式进行访问。依然要靠SS:SP指向我们定义的栈段。
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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“段数据”；
我们可以用一个段存放代码，将它定义为“段代码”；
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作数据来访问。
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，将它的段地址放在SS中，将栈顶单元的偏移地址放在SP中，这样CPU在需要进行栈操作的时候，比如执行push、pop指令等，就将我们定义的栈段当作栈空间来用。
可见，不管我们如何安排，CPU将内存中的某段内容当作代码，是因CS:IP指向了那里；CPU将某段内存当作栈，是因为SS:SP指向了那里。我们一定要清楚，什么是我们的安排，以及如何让CPU按我们的安排行事。要非常清楚CPU的工作原理，才能在控制CPU来按照我们的安排运行的时候做到游刃有余。
比如我们将10000H~10001FH安排为代码段，并在里面存储如下代码：
mov ax, 1000H
mov ss, ax
mov sp, 0020H ; 初始化栈顶
mov ax, cs
mov ds, ax ;设置数据段地址
mov ax, [0]
add ax, [2]
mov bx, [4]
add 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。可以看到，在这段代码中，我们又将10000H~1001FH安排为栈段和数据段。
10000H~1001FH这段内存，既是代码段，又是栈段和数据段。
一段内存，可以既是代码的储存空间，又是数据的储存空间，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。
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实验总结：
如代码：
mov ax,2000
mov ss,ax
mov sp,10
mov ax,3123
push ax
mov ax,3366
push ax
当在Debug中用T命令执行完第二步 mov ss,ax 该条指令时，后面的一条指令 mov sp,10 也被自动执行了。此时显示的下一条将被执行的指令是 mov ax,3123 ，而非 mov sp,10 。 不单是 mov ss,ax ，对于如：mov ss,bx, mov ss,[0]，pop ss等指令都会发生这种紧跟的后面的一条指令被自动执行的情况。详细原因涉及到了后面要深入研究的内容： 中断机制。
即， Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一步指令也紧接着被自动执行。
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