第十一章 标志寄存器

时间：2021-06-13 01:26:12

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标志寄存器同普通的寄存器一样有16位，它的主要作用就是提供一些程序的状态字段，简称程序状态字

ZF（零状态寄存器）

当使用 运算指令（比如add、sub、mul等）时，可能会修改ZF位;而传送指令（比如mov、pop、push等）就不会修改ZF位。当执行了运算指令后结果为 0 则 ZF=1，如果结果不为 0 则 ZF=0

    sub al, al ;执行完后ZF=1
    add al, 1  ;执行完后ZF=0

PF（奇偶标志位）

该位表示一个数据的所有比特位中 1的个数 是否为偶数，如果 1的个数 为偶数，那么PF = 1；反之则为0

    sub al, al ; PF = 1
    add al, 3  ; PF = 0

SF（符号标志位）

该位表示该数据是否带有符号，即是否是负数。而该寄存器仅当开发人员在做有符号运算时才生效，这句话怎么理解？众所周知，计算机其实就是一堆或非门组成的，其本质上就是一堆01组成的无符号数（正数），而人们为了表示负数，将bit位的最高位作为符号位，也就是说负数是人为加上去的，一堆01可以看成是无符号数，也能看成是有符号数。而程序是不知道人类如何思考的，所以索性使用SF寄存器，如果最高为是1，我给你把SF设置为1，你用不用是你的事。

注意，这里的mul、div指令均不会对SF产生影响。

    mov al 0000 0001B ;可以看作无符号数 1，也能看作有符号数 1
    mov al 1000 0001B ;可以看作是无符号数 129，也能看做是有符号数 -127

CF（进位标志位）

进位标志位在进行无符号运算时，记录了运算结果的最高有效位向更高位的进位值（或借位值）。换句话说就是当两个数相加，不够保存时（超出当前最大位数）CF=1，而当两个数相减时，
第十一章 标志寄存器

    ; 加法进位
    mov al, 98H 
    add al, al  ; 98H + 98H = 130H，其位数已经超过8位，产生了进位，故CF=1
    ; 减法借位
    mov al, 97H
    sub al, 98H ; 97H - 98H = 0FFH，由于97H不够减98H，故需要向更高一位借位（借位后相当于197H - 98H = 0FFH），此时CF=1

OF（溢出标志位）

溢出标志位仅对有符号运算时才有作用，当执行的运算超过了机器所能表示的位数（有符号）时，该标志位就会被置为1。

    ;执行后，al=12F，两个负数相加本来应该等于负数，但由于寄存器只有8位，所以最终al=2F，变为正数，属于溢出
    mov al, 97H
    add al, 98H 

    ;执行后，al=69，此次运算，一个稍大一点的正数加一个负数，等于一个正数，没有产生溢出，故OF!=1
    mov al, 0F1H
    add al, 78H

我们要注意一件事，在讨论OF或CF时，请简单考虑各自的场景，不要混淆！比如在判断OF时，FF + FF这种运算在无符号运算看来 已经超出了最大位数了（假设在8位下相加），所以 CF = 1；而在有符号运算看来 -1 + -1 = -2 并没有发生溢出，所以 OF = 0

再看个例子，50H + 60H在无符号数运算看来 并没有超过最大位数，所以 CF = 0；而在有符号运算看来 两个正数相加变成了负数，发生了溢出，所以 OF = 1

简而言之，溢出标志位只需要考虑 两个数相加后，逻辑上是否符合正常思想（就是正数+正数=正数；负数+负数=负数的正常逻辑），如果违反了（比如正数+正数=负数，负数+负数=正数），那么就一定会产生溢出了，那么有同学可能就会问了 负数+正数 的情况呢？？请问，一个固定位数的寄存器里面，最大的负数能有多少？更何况是加上一个正数呢！所以负数+正数，这辈子都不可能产生溢出！。

adc（带上进位值的加法运算）

当我们执行两个数的相加时，可能会产生进位值，如果想要把这个进位值用在下一次运算中，该如何做呢？汇编语言就提供了一个adc指令（这里的c可以理解为carry，即进位），该指令的使用方式和add指令相同，均是adc/add 操作对象1,操作对象2，而在内部却有一些不同：adc指令在进行加法运算的时候会额外加上CF的值，相当于 a + b + CF。

该指令主要运用在计算 更大的数据 ，比如计算 10F000H + 202000H，我们会这样做：

  1. 低16位先相加—— F000H + 2000H = 11000H，由于16位寄存器只能保存16位，故AX（因为ADD指令执行16位加法时默认保存在AX中）中保存了1000H，CF设置为1
  2. 随后进行高位相加—— 10H + 20H = 30H
  3. 最后因为低16位产生了进位值，所以高位结果还需要加1，高位最终结果为 31H
  4. 所以最后的结果为 311000H

这里的2、3步结合在一起就是 adc指令的执行过程

sbb（带上借位值得减法运算）

sbb指令和adc指令得作用差不多，总归是用于运算更大的数据。sbb指令的使用形式和 sub指令 一样，不过也是在内部执行时多减去一个 CF。

这里放个例子，计算 012333H - 013333H，我们会这样做：

  1. 低16位先相减—— 2333H - 3333H = F000H，由于2333H 不够 3333H减，所以2333H会找更高位借一位(此时2333H -> 12333H)，故此时CF = 1
  2. 进行高位相减—— 01H - 01H = 0H ？ 并不是，低16位借了一位，被减数已经不是那个被减数了，所以此时的运算应该是 01H - 01H - 01H = -1，也就是FFFF
  3. 所以最终的高位结果是 FFFFH(这里F的个数是基于当前寄存器的位数，如果寄存器是16位，那么就是FFFF，如果是8位就是FF)，合在一起就是 FFFF F000H

cmp

cmp的本质就是做一个减法（此减法没有副作用），然后改变标志位。由于有符号数和无符号数的减法产生的结果各不相同（因为有符号数会产生溢出），所以cmp指令也分无符号数和有符号数

cmp的无符号数判断

第十一章 标志寄存器

以上是书上总结的规律，但是我觉得ax >= bx有些不妥,既然ax <= bx，能推出CF = 1或 ZF = 1，那么ax >= bx应该推出CF=0或ZF=1

cmp的有符号数判断

相比无符号cmp，有符号的cmp需要讨论一下 大于/小于 的情况，因为这两种情况可能会产生溢出，比如 (al) < (bl)时，080H - 070H（负数-正数 => 负数+负数） 以及 080H - 0FEH（负数-负数 => 负数+正数），在这两种情况下，他们的标志寄存器的结果不尽相同，下面对他们进行逐个分析

  1. 如果(ax) < (bx)
    • 如果(ax) < 0, (bx) < 0，(ax) - (bx)必然不可能溢出时，结果为负数，此时OF=0，SF=1
      • 例子：080H - 0FFH = 81H
    • 如果(ax) < 0, (bx) > 0，(ax) - (bx)溢出时，结果为正数，此时OF=1，SF=0
      • 例子：080H - 01H = 7FH
    • 如果(ax) < 0, (bx) > 0，(ax) - (bx)不溢出时，结果为负数，此时OF=0，SF=1
      • 例子：0FFH - 0FH = 0F0H，
  2. 如果(ax) > (bx)
    • 如果(ax) > 0, (bx) > 0，（ax）- （bx）必然不会溢出，结果为正数，此时OF=0，SF=0
      • 例子：7FH - 1H = 7EH
    • 如果(ax) > 0, (bx) < 0， (ax) - (bx) 产生溢出时，结果为负数，此时OF=1，SF=1
      • 例子：7FH - FFH = 80H
    • 如果(ax) > 0, (bx) < 0， (ax) - (bx) 不产生溢出时，结果为正数，此时OF=0，SF=0
      • 例子：0AH - FFH = 0BH

总而言之，正常情况下只要通过SF是否等于1来判断是(ax)<(bx)还是(ax)>(bx)，但是遇到OF=1，还得对SF取反，最后才能使用SF进行判断，比如判断 (ax) < (bx) 的依据是 （OF == 0 && SF == 1 ） || （OF == 1 && SF == 0）；(ax) > (bx) 的依据是 （OF == 0 && SF == 0 ） || （OF == 1 && SF == 1）

检测比较结果的条件跳转指令

上面一节介绍了cmp指令的一些功能，本节是要把标志寄存器里面的各位利用起来。

该节主要介绍一些根据标志寄存器的标志位进行跳转的指令，这些指令仅用于无符号数：

  1. je >>> 该指令表示等于则跳转（ax = bx, ZF=1）
  2. jne >>> 不等于则跳转（ax != bx, ZF=0）
  3. jb >>> 低于则跳转（ax < bx, CF=1）
  4. jnb >>> 不低于则跳转（ax >= bx, CF=0）
  5. ja >>> 高于则跳转（ax > bx, CF = 0 && ZF = 0）
  6. jna >>> 不高于则跳转（ax <= bx, CF = 1 || ZF = 0）

这里的指令只会取寄存器里面指定位的数据，然后判断是否跳转，这里就不多介绍了。

DF标志和字串传送指令

在介绍DF标志前，先讲讲字串传送指令，该指令按操作数大小分为两种：

  1. movsb，该指令一次传输一个字节
  2. movsw，该指令一次传输一个字

它们的操作过程用汇编语言来描述就像如下所示：

  1. mov byte ptr es:[di], ds:[si] 或者 mov word ptr es:[di], ds:[si]
  2. add si, X | sub si, X（根据传输的大小，X会有所不同：byte下，X=1；word下，X=2）
  3. add di, X | sub di, X（根据传输的大小，X会有所不同：byte下，X=1；word下，X=2）

而决定si、di是递增还是递减，是由标志寄存器的第10位（DF位）来决定的，如果DF=1，那么就执行增加，比如 add si, 1 或者 add si, 2；如果DF = 0，那么就执行减少

pushf和popf

pushf用于把标志寄存器压入栈中；popf用于把标志寄存器弹出栈，用法和push、pop差不多

标志寄存器在DEBUG中的显示

值为1 值为0
OF OV NV
SF NG PL
ZF ZR NZ
PF PE PO
CF CY NC
DF DN UP

课后检测点

第十一章 检测点

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