8086汇编学习笔记14

标志寄存器(上)

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CPU内部的寄存器中，有一种特殊的寄存器（对于不同的处理机，个数和结构都可能不同），它具有以下3种作用：

  1. 用来存储相关指令的某些执行结果
  2. 用来为CPU执行相关指令提供行为依据
  3. 用来控制CPU的相关工作方式

这种特殊的寄存器在8086CPU中，被称为标志寄存器。8086CPU的标志寄存器有16位，其中存储的信息通常被称为程序状态字(PSW)。

本章中的标志寄存器（以下简称为 flag ）是最后一个寄存器。

flag 和其它寄存器不一样，其它寄存器是用来存放数据的，都是整个寄存器具有一个含义。而 flag 寄存器是按位起作用的，它的每一位都有专门的含义，记录特定的信息。

8086CPU的 flag 寄存器的结构如下图所示：

flag 的1、3、5、12、13、14、15位在8086CPU中没有使用，不具有任何含义。而0、2、4、6、7、8、9、10、11位都具有特殊的含义。

本章介绍标志寄存器中的CF、PF、ZF、SF、OF、DF标志位，以及一些与其相关的典型指令。

ZF标志和PF标志

flag 的第6位是 ZF ，零标志位。它记录相关指令执行后，其结果是否为0。

如果结果为0，那么 ZF=1 ；如果结果不为0，那么 ZF=0 。

例如，指令：

mov ax, 1
sub ax, 1

执行后，结果为0，则 ZF=1 。

而：

mov ax, 2
sub ax, 1

执行后，结果不为0，则 ZF=0 。

可以从逻辑的角度看：ZF 标记相关指令的计算结果是否为0，如果为0，使用1表示逻辑真，所以当结果为0的时候 ZF=1 ，表示“结果是0”；如果结果不为0，使用0表示逻辑假，所以当结果不为0的时候 ZF=0 ,表示“结果不是0”。

在8086CPU的指令集中，有的指令的执行是影响标志寄存器的，例如：ADD 、SUB 、MUL 、DIV 、INC 、OR 、AND 等，它们大都是运算指令(进行逻辑或算术运算)；有的指令的执行对标志寄存器没有影响，例如，MOV 、PUSH 、POP 等，它们大都是传送指令。

在使用一条指令的时候，要注意执行结果对标志寄存器的哪些标志位会造成影响。

flag 的第2位是 PF ，奇偶标志位。它记录相关指令执行后，其结果的所有bit位中1的个数是否为偶数。如果1的个数为偶数，则 PF=1 ；如果为奇数，那么 PF=0 。

例如，指令：

mov al, 1
add al, 10

执行后，结果为00001011B，其中有3（奇数）个1，则 PF=0 。

而：

mov al, 1
or al, 2

执行后，结果00000011B，其中有2（偶数）个1，则 PF=1 。

而：

sub al, al

执行后，结果为00000000B，其中有0（偶数）个1，则 PF=1 。

SF标志和补码

flag 的第7位是 SF ，符号标志位。它记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果结果为负，SF=1 ；如果非负，SF=0 。

计算机中通常用补码来表示有符号数据。计算机中的一个数据可以看作是有符号数，也可以看成是无符号数。

对于同一个二进制数据，计算机可以将它当作无符号数据来运算，也可以当作有符号数据来运算。但是CPU在执行 ADD 等指令的时候,就已经包含了两种含义,也将得到用同一种信息来记录的两种结果。关键在于程序需要哪一种结果。

SF 标志是CPU对有符号数运算结果的一种记录，它记录数据的正负。在将数据当作有符号数来运算的时候，可以通过它来得知结果的正负。如果将数据当作无符号数来运算，SF 的值则没有意义，虽然相关的指令影响了它的值。

CPU在执行 ADD 等指令时，是必然要影响到 SF 标志位的值的。至于需不需要利用这种影响，取决于如何看待指令所进行的运算。

例如：

mov al, 10000001B
add al, 1

执行后,结果为10000010B，SF=1 ，表示：如果指令进行的是有符号数运算，那么结果为负。

而：

mov al, 10000001B
add al, 01111111B

执行后,结果为0，SF=0 ，表示：如果指令进行的是有符号数运算,那么结果为非负。

某些指令将影响标志寄存器中的多个标记位，这些被影响的标记位比较全面地记录了指令的执行结果，为相关的处理提供了所需的依据。

比如指令“ SUB AL, AL ”执行后，ZF 、PF 、 SF 等标志位都受到影响，分别被修改为：1、1、0。

CF标志和OF标志

flag 的第0位是 CF ，进位标志位。一般情况下，在进行无符号数运算的时候，它记录了运算结果的最高有效位向更高位的进位值，或从更高位的借位值。

对于位数为N的无符号数来说，其对应的二进制信息的最高位（第N-1位）是它的最高有效位，假想存在的第N位，就是相对于最高有效位的更高位，如下图所示：

当两个数据相加的时候，有可能产生从最高有效位向更高位的进位，在特殊的 flag 寄存器的 CF 位来记录这个进位值。

例如，下面的指令：

mov al, 98H
add al, al

执行后：(AL)=30H，CF=1 ，CF 记录了从最高有效位向更高位的进位值；

add al, al

执行后：(AL)=60H，CF=0 ，CF 记录了从最高有效位向更高位的进位值。

当两个数据做减法的时候,有可能向更高位借位，而 flag 的 CF 位也可以用来记录这个借位值。

例如,下面的指令：

mov al, 97H
sub al, al

执行后：(AL)=0FFH，CF=1 ，CF 记录了向更高位的借位值；

sub al, 98H

执行后：(AL)=0，CF=0 ，CF 记录了向更高位的借位值。

在进行有符号数运算的时候，如果结果超过了机器所能表示的范围，称为溢出。溢出是对有符号数运算而言的。

flag 的第11位是 OF ，溢出标志位。一般情况下，OF 记录了有符号数运算的结果是否发生了溢出：如果发生了溢出，OF=1 ；如果没有溢出，OF=0 。

注意 CF 和 OF 的区别：CF 是对无符号数运算有意义的标志位，而 CF 是对有符号数运算有意义的标志位。它们之间没有任何关系。

ADC指令和SBB指令

ADC指令（带进位加法指令）
格式：
ADC operand1 , operand2
用途：
将 operand2 对应的值与进位值加到 operand1 中。

该指令等价于运算 (operand1)=(operand1)+(operand2)+(CF) 。

容易看出，ADC 指令比 ADD 指令多加了一个进位值。ADC 和 ADD 指令配合，可以对更大的数据进行加法运算。

例如，以下对两个32位数据1EF000H和201000H进行加法计算，结果放在 AX (高16位)和 BX (低16位)中：

mov ax, 001eh
mov bx, 0f000h
add bx, 1000h
adc ax, 0020h

由于两个数据都大于16位，因此可以将计算分两步进行，先将低16位相加，然后将高16位和进位值相加。

ADC 指令执行后，也可能产生进位值，所以也会对 CF 位进行设置，该功能可以对任意大的数据进行加法运算。

例如，以下对两个48位数据1EF0001000H和2010001EF0H进行加法运算，结果放在 AX (高16位) 、BX (中16位) 和 CX (低16位) 中：

mov ax, 001eh
mov bx, 0f000h
mov cx, 1000h
add cx, 1ef0h
adc bx, 1000h
adc ax, 0020h

计算分3步进行：

  1. 先将低16位相加，完成后，CF 记录本次相加的进位值；
  2. 再将中16位和 CF ，即来自低16位的进位值相加，完成后，CF 记录本次相加的进位值；
  3. 再将高16位和 CF ，即来自中16位的进位值相加，完成后，CF 记录本次相加的进位值。

该指令等价于运算 (operand1)=(operand1)-(operand2)-(CF) 。

SBB 与 ADC 是基于同样的思想设计的两条指令，在应用思路上和 ADC 相似。