常用的寄存器( bss段的作用)
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,不知道最初來源于哪里的規定,但在當前的計算機程序設計中是很重要的一個基本概念。而且在嵌入式系統的設計中也非常重要,牽涉到嵌入式系統運行時的內存大小分配,存儲單元占用空間大小的問題。
???? 在采用段式內存管理的架構中(比如intel的80x86系統),bss段(ted by Symbol segment)通常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 ,一般在初始化時bss 段Block Star部分將會清零。bss段屬于靜態內存分配,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之后,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》里對.bss的解釋為: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(在嵌入式系統里一般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。
寄存器一般分為以下幾類
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個標志寄存器(EFlags)??
①數據寄存器
AX稱為累加器(Accumulator),用累加器進行的操作可能需要更少時間。累加器可用于乘、除、輸入/輸出等操作,它們的使用頻率很高;
BX稱為基地址寄存器(Base Register)。它可作為存儲器指針來使用;
CX稱為計數寄存器(Count Register)。在循環和字符串操作時,要用它來控制循環次數;在位操作中,當移多位時,要用CL來指明移位的位數;
DX稱為數據寄存器(Data Register)。在進行乘、除運算時,它可作為默認的操作數參與運算,也可用于存放I/O的端口地址。
在16位CPU中,AX、BX、CX和DX不能作為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不僅可傳送數據、暫存數據保存算術邏輯運算結果,而且也可作為指針寄存器,所以,這些32位寄存器更具有通用性。
②變址和指針寄存器(ESI和EDI)??
寄存器ESI、EDI、SI和DI統稱為變址寄存器(Index Register),主要用于存放存儲單元在段內的偏移量 , 通過它們可實現多種存儲器操作數的尋址方式,為以不同的地址形式訪問存儲單元提供方便。作為通用寄存器,也可存儲算術邏輯運算的操作數和運算結果 。 它們可作一般的存儲器指針使用。在字符串操作指令的執行過程中,對它們有特定的要求,且具有特殊的功能
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稱為指針寄存器(Pointer Register),主要用于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作數的尋址方式,為以不同的地址形式訪問存儲單元提供方便。 作為通用寄存器,也可存儲算術邏輯運算的操作數和運算結果。
它們主要用于訪問堆棧內的存儲單元,并且規定:
BP為基指針(Base Pointer)寄存器,用它可直接存取堆棧中的數據;
SP為堆棧指針(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),其值為代碼段的段值;
DS——數據段 寄存器(Data Segment Register),其值為數據段的段值;
SS——堆棧段 寄存器(Stack Segment Register),其值為堆棧段的段值;
ES——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值為附加數據段的段值;
FS——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值為附加數據段的段值;
GS——附加段寄存器(Extra Segment Register),其值為附加數據段的段值。
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有兩個不同的工作方式:實模式和保護模式。在每種方式下,段寄存器的作用是不同的。有關規定簡單描述如下:
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完全一致,內存單元的邏輯地址仍為“段值:偏移量”的形式。為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,情況要復雜得多,裝入段寄存器的不再是段值,而是稱為“選擇子”(Selector)的某個值 。
注:這里特別提供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,并記作EIP,EIP的低16位與先前CPU中的IP作用相同。
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。在具有預取指令功能的系統中,下次要執行的指令通常已被預取到指令隊列中,除非發生轉移情況。所以,在理解它們的功能時,不考慮存在指令隊列的情況。
在實模式下,由于每個段的最大范圍為64K,所以,EIP中的高16位肯定都為0,此時,相當于只用其低16位的IP來反映程序中指令的執行次序。
6、標志寄存器
一、運算結果標志位
1、進位標志CF(Carry Flag)
進位標志CF主要用來反映運算是否產生進位或借位。如果運算結果的最高位產生了一個進位或借位,那么,其值為1,否則其值為0。
使用該標志位的情況有:多字(字節)數的加減運算,無符號數的大小比較運算,移位操作,字(字節)之間移位,專門改變CF值的指令等。
2、奇偶標志PF(Parity Flag)
奇偶標志PF用于反映運算結果中“1”的個數的奇偶性。如果“1”的個數為偶數,則PF的值為1,否則其值為0。
利用PF可進行奇偶校驗檢查,或產生奇偶校驗位。在數據傳送過程中,為了提供傳送的可靠性,如果采用奇偶校驗的方法,就可使用該標志位。
3、輔助進位標志AF(Auxiliary Carry Flag)
在發生下列情況時,輔助進位標志AF的值被置為1,否則其值為0:
(1)、在字操作時,發生低字節向高字節進位或借位時;
(2)、在字節操作時,發生低4位向高4位進位或借位時。
對以上6個運算結果標志位,在一般編程情況下,標志位CF、ZF、SF和OF的使用頻率較高,而標志位PF和AF的使用頻率較低。
4、零標志ZF(Zero Flag)
零標志ZF用來反映運算結果是否為0。如果運算結果為0,則其值為1,否則其值為0。在判斷運算結果是否為0時,可使用此標志位。
5、符號標志SF(Sign Flag)
符號標志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,有符號數采用補碼表示法,所以,SF也就反映運算結果的正負號。運算結果為正數時,SF的值為0,否則其值為1。
6、溢出標志OF(Overflow Flag)
溢出標志OF用于反映有符號數加減運算所得結果是否溢出。如果運算結果超過當前運算位數所能表示的范圍,則稱為溢出,OF的值被置為1,否則,OF的值被清為0。
“溢出”和“進位”是兩個不同含義的概念,不要混淆。如果不太清楚的話,請查閱《計算機組成原理》課程中的有關章節。
二、狀態控制標志位
狀態控制標志位是用來控制CPU操作的,它們要通過專門的指令才能使之發生改變。
1、追蹤標志TF(Trap Flag)
當追蹤標志TF被置為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。這種方式主要用于程序的調試。
指令系統中沒有專門的指令來改變標志位TF的值,但程序員可用其它辦法來改變其值。
2、中斷允許標志IF(Interrupt-enable Flag)
中斷允許標志IF是用來決定CPU是否響應CPU外部的可屏蔽中斷發出的中斷請求。但不管該標志為何值,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。具體規定如下:
(1)、當IF=1時,CPU可以響應CPU外部的可屏蔽中斷發出的中斷請求;
(2)、當IF=0時,CPU不響應CPU外部的可屏蔽中斷發出的中斷請求。
CPU的指令系統中也有專門的指令來改變標志位IF的值。
3、方向標志DF(Direction Flag)
方向標志DF用來決定在串操作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——字符串操作指令——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志位DF的值。
三、32位標志寄存器增加的標志位
1、I/O特權標志IOPL(I/O Privilege Level)
I/O特權標志用兩位二進制位來表示,也稱為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。如果當前的特權級別在數值上小于等于IOPL的值,那么,該I/O指令可執行,否則將發生一個保護異常。
2、嵌套任務標志NT(Nested Task)
嵌套任務標志NT用來控制中斷返回指令IRET的執行。具體規定如下:
(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作;
(2)、當NT=1,通過任務轉換實現中斷返回。
3、重啟動標志RF(Restart Flag)
重啟動標志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,否則拒絕之。在成功執行完一條指令后,處理機把RF置為0,當接受到一個非調試故障時,處理機就把它置為1。
如果該標志的值為1,則表示處理機處于虛擬的8086方式下的工作狀
總結
以上是生活随笔為你收集整理的常用的寄存器( bss段的作用)的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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