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),具有三种作用:
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(简称为flag)。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)。
flag和其他寄存器不一样,其他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,也就是说,它的每一位独有专门的含义,记录特定的信息。
8086CPU的flag寄存器的结构如下:
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。
zero 零
parity 奇偶性
标志寄存器(flag)的第六位是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。
比如:
mov ax, 1
sub ax, 1
执行后,结果为0,则ZF =1。
mov ax, 2
sub ax, 1
执行后,结果为1,则ZF =0。
对于ZF的值,我们可以这样来看,zf标记相关指令的计算结果是否为0,如果为0,则ZF要记录下"是0"的这样的肯定信息。在计算机中1表示逻辑真,表示肯定,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,则ZF要记录下"不是0"这样的否定信息。在计算机中0表示逻辑假,表示否定,所以当结果不为0的时候ZF =0,表示"结果不是0"。
比如:
mov ax, 1
and ax, 0
执行后,结果为0,则ZF =1,表示"结果是0"。
mov ax, 1
or ax, 0
执行后,结果为1,则ZF =0,表示"结果非0"。
在8086CPU的指令集中,有的指令的执行会影响标志寄存器的,比如:add、sub、mul、div、inc、dec、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,比如:mov、push、pop等,它们大都是传送指令。
PF标志
flag的第二位是PF,奇偶标志位。它记录相关指令执行后,其结果的所有二进制位中1的个数是否为偶数。如果1的个数为偶数,PF =1,如果为奇数,那么PF =0。
比如:
mov al, 1
add al, 10
执行后,结果为00001011b,其中有3个(奇数)1,则PF =0;
mov al, 1
or al, 2
执行后,结果为00000011b,其中有2个(偶数)1,则PF =1。
sub al, al
执行后,结果为00000000b,其中有0个(偶数)1,则PF =1。
sign 符号
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,如果结果为非负,SF =0。
在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。
如:
00000001b,可以看作为无符号数1,或有符号数+1;10000000b可以看作为无符号数129,也可以看作有符号数-127。
这也就是说,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。
如:
mov al, 10000001b
add al, 1
结果:(al) =10000010b
如果我们将add指令的运算当作无符号数的运算,那么结果为130(10000001b);如果我们将它当作有符号数的运算,那么结果为-126(10000010b)。
不管我们如何看待,CPU在执行add等指令的时候,就已经包含了2种定义,也将得到同一种信息来记录的2中结果。关键在于我们的程序需要哪一种结果。
SF标志,就是CPU对有符号数运算结果的一种记录,它记录数据的正负。在我们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。如果我们将数据当作无符号数来奇数,SF的值则没有意义,虽然相关的指令影响了它的值。
也就是说,CPU在执行add等指令时,是必然要影响到SF标志的值的。至于我们需不需要这种影响,那就看我们如何看待指令所进行的运算了。
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。
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。
carry 进位
CF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,其对于的二进制信息的最高位,即第N-1位,就是它的最高有效位,而假想存在的第N位,就是相对于最高有效位的更高位。如下图:
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。比如,2个8位数据:98H+98H,将产生进位。由于这个进位值在8位数中无法保存,我们之前认为是这个进位值被丢弃了。其实,CPU在运算的时候,并不丢弃这个进位值,而是记录在一个特殊的寄存器的某一位上。8086CPU就用flag的CF位来记录这个进位值。
比如:
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为值
而当两个数据做减法时,有可能向更高位借位。比如:两个8位数据:97H -98H,将产生借位,借位后,相当于计算197H-98H。而flag的CF位也可以用来记录这个借位值。
比如:
mov al, 97H
sub al, 98H ;执行后:(al) =FFH, CF =1,CF记录了向更高位的借位值
sub al, al ;执行后:(al) =0, CF =0,CF记录了向更高位的借位值