寄存器（内存访问）

从内存访问的角度了解寄存器：DS、SS、SP，以及栈的工作机制。

内存中字的存储

CPU 用 16 位寄存器存储一个字（Word）：高 8 位存高字节，低 8 位存低字节。

由于内存单元是字节单元，一个字需要 2 个连续内存单元存放：

• N 号单元存放低字节
• N+1 号单元存放高字节（小端模式，低地址存低字节）

Rust 中 u16 在内存里也是小端存储（x86），低字节在低地址。

例如: 1234H 存在内存中时，34H 存在低地址，12H 存在高地址：

地址    内容
1000H   34H  ← 低字节
1001H   12H  ← 高字节

这样设计的原因是：8086 CPU 以字节为单位访问内存，访问一个字(2 字节)时需要两次访问（先访问低字节，再访问高字节）。小端模式使得访问低字节的指令更简单（只需一次访问），而访问高字节则需要两次访问。

DS 寄存器与 [address] 寻址

DS（Data Segment）寄存器存放数据段的段地址，配合偏移地址访问内存。

读取内存 10000H 中的内容：

mov bx, 1000H      ; 不能直接 mov ds, 1000H（不能立即数→段寄存器）
mov ds, bx         ; ds = 1000H
mov al, [0]        ; 读取 ds:0 即 1000:0 → 物理地址 10000H

mov/add/sub 的合法形式：

指令形式	示例
mov 寄存器, 数据	mov ax, 8
mov 寄存器, 寄存器	mov bx, ax
mov 寄存器, 内存单元	mov ax, [0]
mov 内存单元, 寄存器	mov [0], ax
mov 段寄存器, 寄存器	mov ds, ax
mov 寄存器, 段寄存器	mov ax, ds
mov 内存单元, 段寄存器	mov [0], ds
add 寄存器, 内存单元	add ax, [0]
sub 内存单元, 寄存器	sub [0], ax

[...] 表示内存单元，[0] 中的 0 是偏移地址，段地址来自 DS。

DS与数据段

可以将一段内存（起始地址是 16 的倍数，长度 ≤ 64KB）定义为数据段，用 DS 指向它。

示例： 累加 123B0H~123B2H 三个单元的数据

mov ax, 123BH
mov ds, ax         ; ds 指向 123BH 段
mov al, 0          ; 累加器清零
add al, [0]        ; 加 123B0H 的内容
add al, [1]        ; 加 123B1H 的内容
add al, [2]        ; 加 123B2H 的内容

栈：CPU 提供的栈机制

8086 CPU 可以将一段内存当作栈使用。入栈/出栈操作都以字（2 字节）为单位。

push ax    ; 将 ax 的值压入栈
pop  bx    ; 从栈顶弹出数据送入 bx

执行示例：

mov ax, 0123H
push ax           ; 栈顶 ← 0123H
mov bx, 2266H
push bx           ; 栈顶 ← 2266H
mov cx, 1122H
push cx           ; 栈顶 ← 1122H
pop ax            ; ax = 1122H（后进先出）
pop bx            ; bx = 2266H
pop cx            ; cx = 0123H

SS 和 SP：栈顶寄存器

• SS（Stack Segment）：栈段的段地址
• SP（Stack Pointer）：栈顶的偏移地址
• 任意时刻 SS:SP 指向当前栈顶元素

push 过程（栈从高地址向低地址生长）

1. SP = SP - 2               ← 栈顶向低地址移动
2. 将数据写入 SS:SP 处

pop 过程

1. 读取 SS:SP 处的数据
2. SP = SP + 2               ← 栈顶向高地址移动

pop 后，原栈顶位置的数据仍存在内存中，只是 SP 不再指向它——下次 push 时会被覆盖。

push/pop 指令形式

指令	说明
push 寄存器	寄存器内容入栈
pop 寄存器	出栈，送入寄存器
push 段寄存器	段寄存器内容入栈
pop 段寄存器	出栈，送入段寄存器
push 内存字单元	内存字入栈
pop 内存字单元	出栈，送入内存

mov ax, 1000H
mov ds, ax
push [0]           ; 将 1000:0 处的字压栈
pop  [2]           ; 出栈，结果送入 1000:2

栈空间超界问题

8086 CPU 不检查栈操作是否越界。CPU 只知道 SS:SP 在哪里，不知道栈空间的边界。

SP 的变化范围最大为 0~FFFFH，越界后会覆盖其他数据段或代码段，需要程序员自行保证。

类比：Rust 的 unsafe 指针操作同样不做边界检查，安全性由程序员保证。

综合练习

任务： 将 10000H~1000FH 当作栈，将 AX=001AH, BX=001BH 入栈后清零，再从栈恢复

mov ax, 1000H
mov ss, ax
mov sp, 0010H      ; 初始化栈顶（栈空时 SP 指向栈底+1）

mov ax, 001AH
mov bx, 001BH

push ax            ; 001AH 入栈
push bx            ; 001BH 入栈

sub ax, ax         ; ax = 0（比 mov ax,0 少1字节机器码）
sub bx, bx         ; bx = 0

pop bx             ; bx = 001BH（后进先出，先弹 bx）
pop ax             ; ax = 001AH

三种段的使用总结

段类型	寄存器	用途
代码段	CS:IP	CPU 取指执行
数据段	DS	mov/add/sub 访问内存
栈段	SS:SP	push/pop 操作

一段内存可以同时充当多种角色，完全由程序员通过设置 CS/DS/SS 决定。