栈
- 栈:是一种具有特殊的访问方式的存储空间(后进先出, Last In Out Firt,LIFO)
- 8086会将CS作为代码段的段地址,将CS:IP指向的指令作为下一条需要取出执行的指令
- 8086会将DS作为数据段的段地址,mov ax,[address]就是取出DS:address的内存数据放到ax寄存器中
- 8086会将SS作为栈段的段地址,任意时刻,SS:SP指向栈顶元素
- 8086提供了PUSH(入栈)和POP(出栈)指令来操作栈段的数据
- 比如push ax是将 ax的数据入栈,pop ax是将栈顶的数据送入ax
push ax
push ax 的执行由以下两个步骤完成
- SP = SP - 2,SS:SP 指向当前栈顶前面的单元,以当前栈顶前面的单元为新的栈顶;
- 将ax中的内容送入 SS:SP 指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶
pop ax
pop ax的执行过程和push ax刚好相反,由以下两步完成
- 将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;
- SP=SP+2,SS:SP 指向当前栈顶下面的单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶
思考
如果将10000H 到 1000FH 这段空间当做栈,初始状态栈是空的,此时,SS=1000H,SP=?思考后看分析。
栈空,SS:SP执行栈控件最高地址单元的下一个单元
栈顶超界
push
pop
上面描述了执行push、pop指令时,发生的栈顶超界问题。可以看到,当栈满的时候再使用push指令入栈,或栈空的时候再使用pop指令出栈,都将发生栈顶超界问题。
栈顶超界是危险的,因为我们既然将一段空间安排为栈,那么在栈空间之外的空间里
很可能存放了具有其他用途的数据、代码等,这些数据、代码可能是我们自己程序中的,也可能是别的程序中的(毕竟一个计算机系统中并不是只有我们自己的程序在运行)。但是由于我们在入栈、出栈时的不小心,而将这些数据、代码意外地改写,将会引发一连串的错误。
我们当然希望CPU可以帮我们解决这个问题,比如说在CPU中有记录栈顶上限和栈底的寄存器,我们可以通过填写这些寄存器来指定栈空间的范围,然后,CPU在执行push指令的时候靠检测栈顶上限寄存器,在执行pop指令的时候靠检测栈底寄存器保证不会超界。
不过,对于8086CPU,这只是我们的一个设想(我们当然可以这样设想,如果CPU是我们设计的话,这也就不仅仅是一个设想)。实际 的情况是,8086CPU中并没有这样的寄存器。
8086CPU不保证我们对栈的操作不会超界。这也就是说,8086CPU只知道栈顶在何处(由SS:SP指示),而不知道我们安排的栈空间有多大。这点好像CPU只知道当前要执行的指令在何处(由CS:IP指示),而不知道要执行的指令是多少。从这两点上我们可以看出8086CPU的工作机理,它只考虑当前的情况:当前的栈顶在何处,当前要执行的指令是哪一条。
我们在编程的时候要自己操作栈顶超界的问题,要根据可能用到的最大栈空间,来安排栈的大小,防止入栈的数据太多而导致的超界;执行出栈操作的时候也要注意,以防止栈空的时候继续出栈而导致的超界。
push&pop汇编
push 和 pop 指令的格式可以是如下形式
指令 | 说明 |
---|---|
push 寄存器 | 将一个寄存器的数据入栈 |
pop 寄存器 | 出栈,用一个寄存器接收出栈的数据 |
push 段寄存器 | 将一个段寄存器中的数据入栈 |
pop 段寄存器 | 出栈,用一个段寄存器接收出栈的数据 |
push 内存单元 | 将一个内存字单元处的字入栈 |
pop 内存单元 | 出栈,用一个内存字单元接收出栈的数据 |
mov ax,1000H mov ds,ax | 内存单元的段地址要放在ds中 |
push [0] | 将1000:0处的字压入栈中 |
pop [2] | 出栈,出栈的数据送入1000:2处 |
注意
- 栈操作都是以字为单位
- 在8086中,push、pop操作的数据都是2个字节的
编程练习
- 将10000H到1000FH 这段空间当做栈,初始状态栈是空的;
- 设置AX=001AH,BX=001BH;
- 利用栈,交换AX和BX中的数据。
mov ax,1000H
mov ss,ax
mov sp,0010H
mov ax,001AH
mov bx,001BH
push ax
push bx
pop ax
pop bx
栈段
- 对于8086来说,在编程时,可以根据需要,将一组内存单元定义为一个段
- 我们可以将一组长度为N(N<=64KB)、地址连续、起始地址为16倍数的内存单元,当做栈空间来使用,称为栈段。比如用10010H1001FH这段内存空间当做栈来使用,我们就可以认为10010H1001FH是一个栈段,它的段地址为1001H,长度为16字节
- 如何使用push、pop等栈操作指令访问我们定义的栈段?
- 用SS存放栈段的段地址,用SP存放栈顶的偏移地址
段总结
- 我们可以用一个段存放数据,将它定义为"数据段"
- 我们可以用一个段存放代码,将它定义为"代码段"
- 我们可以用一个段当作栈,将它定义为"栈段"
对于数据段,将它的段地址放在DS中,用mov、add、sub等访问内存单元的指令时,CPU就将我们定义的数据段中的内容当作数据来访问;
对于代码段,将它的段地址放在CS中,将段中第一条指令的偏移地址放在IP中,这样CPU就将执行我们定义的代码段中的指令;
对于栈段,将它的段地址放在SS中,将栈顶单元的偏移地址放在SP中,这样CPU在需要进行栈操作的时候,比如执行push、pop指令等,就将我们定义的栈段当作栈空间来用。
练习