2.9 段寄存器
我们前面讲到，8086CPU在访问内存时要由相关部件提供内存单元的段地址和偏移地址，送入地址加法器合成物理地址。这里，需要看一下，是什么部件提供段地址。段地址在8086CPU的段寄存器中存放。8086CPU有4个段寄存器：CS、DS、SS、ES。当8086CPU要访问内存时由这4个段寄存器提供内存单元的段地址。本章中只看一下CS。
2.10 CS和IP
CS和IP是8086CPU中两个最关键的寄存器，它们指示了CPU当前要读取指令的地址。CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器，从名称上我们可以看出它们和指令的关系。
在8086PC机中，任意时刻，设CS中的内容为Ｍ，IP中的内容为Ｎ，8086CPU将从内存M*16+N单元开始，读取一条指令并执行。
也可以这样表述：8086机中，任意时刻，CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。
图2.10展示了8086CPU读取、执行指令的工作原理(图中只包括了和所要说明的问题密切相关的部件，图中数字都为十六进制)。
图2.10 8086PC读取和执行指令的相关部件
图2.10说明如下。
(1) 8086CPU当前状态：CS中的内容为2000H，IP中的内容为0000H；
(2) 内存20000H~20009H单元存放着可执行的机器码；
(3) 内存20000H~20009H单元中存放的机器码对应的汇编指令如下。
地址：20000H~20002H，内容：B8 23 01，长度：3Byte，对应汇编指令：mov ax,0123H
地址：20003H~20005H，内容：BB 03 00，长度：3Byte，对应汇编指令：mov bx,0003H
地址：20006H~20007H，内容：89 D8，长度：2Byte，对应汇编指令：mov ax,bx
地址：20008H~20009H，内容：01 D8，长度：2Byte，对应汇编指令：add ax,bx
下面的一组图(图2.11~图2.19)，以图2.10描述的情况为初始状态，展示了8086CPU读取、执行一条指令的过程。注意每幅图中发生的变化(下面对8086CPU的描述，是在逻辑结构、宏观过程的层面上进行的，目的是使读者对CPU工作原理有一个清晰、直观的认识，为汇编语言的学习打下基础。其中隐蔽了CPU的物理结构以及具体的工作细节)。
图2.11 初始状态(CS:2000H，IP:0000H，CPU将从内存2000H×16+0000H处读取指令执行)
图2.12 CS、IP中的内容送入地址加法器(地址加法器完成：物理地址=段地址×16+偏移地址)
图2.13 地址加法器将物理地址送入输入输出控制电路
图2.14 输入输出控制电路将物理地址20000H送上地址总线
图2.15 从内存20000H单元开始存放的机器指令B8 23 01通过数据总线被送入CPU
图2.16 输入输出控制电路将机器指令B8 23 01送入指令缓冲器
图2.17 IP中的值自动增加
(读取一条指令后，IP中的值自动增加，以使CPU可以读取下一条指令。因当前读入的指令B82301长度为3个字节，所以IP中的值加3。此时，CS：IP指向内存单元2000:0003。)
图2.18 执行控制器执行指令B8 23 01(即mov ax,0123H)
图2.19 指令B8 23 01被执行后AX中的内容为0123H
(此时，CPU将从内存单元2000:0003处读取指令。)
下面的一组图(图2.20~图2.26)，以图2.19的情况为初始状态，展示了8086CPU继续读取、执行3条指令的过程。注意IP的变化(下面的描述中，隐蔽了读取每条指令的细节)。
图2.20 CS:2000H，IP:0003H(CPU将从内存2000H×16+0003H处读取指令BB 03 00)
图2.21 CPU从内存20003H处读取指令BB 03 00入指令缓冲器(IP中的值加3)
图2.22 执行指令BB 03 00(即mov bx,0003H)
图2.23 CPU从内存20006H处读取指令89 D8入指令缓冲器(IP中的值加2)
图2.24 执行指令89 D8(即mov ax,bx)后，AX中的内容为0003H
图2.25 CPU从内存20008H处读取指令01 D8入指令缓冲器(IP中的值加2)
图2.26 执行指令01 D8(即add ax,bx)后，AX中的内容为0006H
通过上面的过程展示，8086CPU的工作过程可以简要描述如下。
(1) 从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲器；
(2) IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令；
(3) 执行指令。转到步骤(1)，重复这个过程。
在8086CPU加电启动或复位后(即CPU刚开始工作时)CS和IP被设置为CS=FFFFH，IP=0000H，即在8086PC机刚启动时，CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行，FFFF0H单元中的指令是8086PC机开机后执行的第一条指令。
现在，我们更清楚了CS和IP的重要性，它们的内容提供了CPU要执行指令的地址。
我们在第1章中讲过，在内存中，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息，CPU在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据。现在，如果提出一个问题：CPU根据什么将内存中的信息看作指令？如何回答？我们可以说，CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看作指令，因为，在任何时候，CPU将CS、IP中的内容当作指令的段地址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中读取指令码，执行。如果说，内存中的一段信息曾被CPU执行过的话，那么，它所在的内存单元必然被CS:IP指向过。