Câu 3: Nêu cấu trúc, chức năng của các thanh ghi họ 8086

a) Cấu trúc: Thanh ghi là loại bộ nhớ được cấy ghép ngay trong CPU vì tốc độ truy cập của các thanh ghi nhanh hơn rất nhiều so với bộ nhớ chính RAM nên nó được dùng để lưu trữ các dữ liệu tạm thời trong các quá trình tính toán xử lý của CPU. Với họ 8086 số lượng các thanh ghi là 14 và độ rộng của các thanh ghi là 16 bít (88/86/286) và 32 bít cho các họ (I386, I486, Pentium).

b) Chức năng

- Thanh ghi con trỏ lệnh IP (instruetion pointer): được dùng để lưu trữ địa chỉ lệnh kế tiếp sẽ được chạy trong đoạn chương trình hiện tại. Thanh ghi IP giống như bộ đệm chương trình của các CPU trước. Mỗi 1 lần 1 từ lệnh được đọc ra từ bộ nhớ BIU sẽ thay  đổi giá trị IP của nó chỉ đến địa chỉ của lệnh kế tiếp trong bộ nhớ.

- Các thanh ghi dữ liệu:

Thanh ghi tích lũy AX: thường được dùng để lưu trữ,  tích lũy các kết quả tính toán của các phép toán cơ bản như: +, -,*, /.

Thanh ghi cơ sở BX (basic reg): được dùng để khai báo số lần thao tác phải thực hiện trong các vòng lặp, phép dịch, phép quay. Giá trị của CX tăng lên với mỗi tác động.

Thanh ghi số liệu DX (data reg): được dùng để lưu trữ số liệu làm thông số chuyển giao cho 1 chương trình. Ngoài ra thanh ghi DX là thanh ghi duy nhất dùng cho việc truy cập điạ chỉ vào ra >255.

- Thanh ghi con trỏ và chỉ số:

Thanh ghi con trỏ ngăn xếp SP (stack pointer): chức địa chỉ của đỉnh ngăn xếp với ngăn xếp là vùng nhớ liên quan đến chỉ thị của CPU. Thanh ghi SP cho phép truy suất dễ dàng các điạ chỉ ngăn xếp kế tiếp so với địa chỉ hiện tại đang được lưu trữ trong SS.

Thanh ghi con trỏ BP (basic pointer): Có chức năng mô tả địa chỉ offset của ngăn xếp được tính từ SS. Ngoài ra còn được dùng để truy cập dữ liệu bên trong ngăn xếp.

Thanh ghi chỉ số SI, DI lưu trữ các địa chỉ offset đối với các địa chỉ truy cập dữ liệu.

Thanh ghi đoạn bao gồm các thanh ghi đoạn để lưu trữ  16 bít của 4 bộ nhớ:

CS: thanh ghi đoạn m•.

DS: đoạn dữ liệu.

SS: thanh ghi đoạn ngăn xếp.

ES: thanh ghi nhớ phụ.

Thanh ghi cờ: các bít trên thanh ghi cờ có thể được thiết lập hoặc bị xóa, mỗi 1 bít tương ứng với 1 mạch lật để chỉ trạng thái sinh ra bởi 1 quá trình thực hiện lệnh. Các bít cờ bao gồm 9 bít tích cực:

C: cờ nhớ; Z: cờ zero; D: cờ báo hướng.; S: cờ dấu; T: cờ bẫy; I: cờ báo ngắt; O: cờ tràn; P: cờ chẵn/ lẻ; A: cờ nhớ phụ.

Bus địa chỉ của họ 8086 có 20 đường dây, do vậy có thể quản lý (đánh địa chỉ) tương đương với 220=1mega. Số lượng này được gọi là không gian địa chỉ vật lý của bộ 8086.

-        Độ rộng của các thanh ghi họ 8086 chỉ bằng 16 bít, nếu dùng 1 thanh ghi chỉ số có thể đánh được 216 ~ 64K địa chỉ nhớ. Do vậy, phải dùng đến 2 thanh ghi để đánh giá địa chỉ logic cho mỗi 1byte nhớ. Chương trình sẽ chia không gian địa chỉ ô nhớ thành các địa chỉ đoạn logic với kích thước là 64kbte cho mỗi đoạn.Các byte đựoc nhớ xếp liên tiếp nhau và mối đoạn được chương trình gán cho một địa chỉ đoạn,là địa chỉ của một byte nhờ thấp nhất trong đoạn.Hai đoạn nhớ liên kề phải cách nhau tối thiểu là 16 byte.Như vậy chương trình có thể chứa các đoạn kế cận nhau,tách rời hoặc phủ lớp lên nhau.Bên trong mỗi đoạn có giá trị độ lệch (offset) để chỉ khoảng cách từ địa chỉ thấp nhất trong đoạn tới ổ nhớ đó.

Đoạn m• và con trỏ lệnh: được xác định cho địa chỉ đoạn nhớ, cho câu lệnh kế tiếp, máy tính cũng phải sử dụng 1 đoạn m• và địa chỉ độ dịch để xác định.Địa chỉ đoạn m• và  độ dịch  địa chỉ xác định bằng cặp thanh ghi đoạn m• và thanh ghi con trỏ lệnh,sẽ tạo nên địa chỉ của lệnh kế tiếp

Lập trình mức máy:Lệnh máy,cpu chỉ có thể làm việc theo chương trình được viết trên ngôn ngữ máy.Chương trình đó gồm tập hợp các câu lệnh máy,được m• hóa theo số nhị phân 01,cả lệnh và số dữ liệu điều là số nhị phân đẻ máy tính có thể lưu trong bộ nhớ và nhập vào cpu qua các bó số liệu để xử lý.

-        Một lệnh máy có cấu trúc:

Hợp ngữ:được dùng cho các kỹ hiệu giọ nhớ giúp cho người lập trình làm việc thuận tiện và dễ dàng.Để không phải làm việc trực tiêp trên các lệnh máy, các chương trình dịch hợp ngữ có nhiệm vụ biến đổi các từ gợi nhớ thành các lệnh máy.

Đoạn ngăn xếp và con trỏ ngăn xếp: Đoạn ngăn xếp: là 1 tập hợp ô nhớ được tổ chức  theo kiểu vào sau ra trước. Các số liệu được ghi sau cùng sẽ được đọc ra đầu tiên. Tại các thời điểm đọc hay viết chỉ có 1 ô nhớ được truy suất, đó là ô nhớ đỉnh ngăn xếp. Thanh ghi con trỏ SP chứa địa chỉ tức thời của ngăn xếp.

Đoạn số liệu DS: khi truy suất bộ nhớ, thanh ghi đoạn số liệu DS chứa giá trị đoạn nhớ, các giá trị của offset sẽ giữ ở thanh ghi chung. Do vậy, mỗi cặp DS offset được dùng để tính địa chỉ vật lý của ô nhớ truy suất.

-        Các phương pháp định địa chỉ:

        + Định địa chỉ thanh ghi: toán hạng là dữ liệu8 hoặc 16 bít nằm ngay trong lệnh có thể được dùng làm toán hạng nguồn. Toán hạng tức thời được lưu trữ ngay trong bộ nhớ, nó được lấy ra cùng với lệnh và ghi vào hạng nhận lệnh trước PQ. Do vậy, sẽ được truy suất nhanh hơn bộ nhớ.

  Định vị bộ nhớ: khi định vị bộ nhớ được CPU truy suất qua các bít bằng cách tính địa chỉ vật lý, khi cần truy suất bộ nhớ đơn vị BIU phải sử dụng giá trị offset và nội dung của các thanh ghi đoạn DS. Giá trị offset mà các EU tính cho 1 toán hạng bên trong đoạn nhớ được gọi là địa chỉ hiệu dụng EA. Để định vị bộ nhớ có thể dùng các cách sau:

Định vị trực tiếp

Định vị gián tiếp thanh ghi

Định vị cơ sở

Định vị chỉ số

Định vị chỉ số và cơ sở