匯編 x86 實模式中的尋址如何工作？ 為什么 label 返回不同的值？

Question

我有兩種用於引導加載程序的代碼變體（它應該在引導加載程序代碼的 512b 之后移動 1kb 堆棧）。 起始物理地址始終為 0x7c00（標簽“start”）。 BIOS 將引導加載程序代碼復制到 RAM 中。 當我使用“MOV SP，開始+1024+512”時：

1. SP將是 0x7c00 + 1024 + 512，因為物理地址應該是SS:SP = 0<<4 + 0x7c00 + 1024 + 512。所以“開始” = 0x7c00
2. SP將是 0 + 1024 + 512，因為物理地址應該是SS:SP = 0x07c0<<4 + 1024 + 512。所以“開始” = 0x0000

但是如果我寫“jmp start”處理器將總是 go 到地址 0x7c00。 它會計算

1. 0 + 0x07c0
2. 0x07c0<<4 + 0

為什么“開始”在MOV和LMP中返回不同的值？ 還是一樣，但在MOV處理器中不添加段，而在JMP中添加？ 在這種情況下，“開始”是否會根據 DS:SI 而不是 CS:IP 計算，這也是真的嗎？ 另一個例子。 如果我最后添加代碼

mov SI, main
lodsb ;write data from main to AL

處理器將始終 go 到完整的物理地址段+偏移量，並在寄存器AL中獲取值“S”。 SI將僅等於偏移量？ 處理器會在 lodsb 執行期間添加段嗎？

額外問題：

處理器如何執行“jmp main”？ 該指令位於“mov ds, ax”之上。 因此 2 變體中的代碼有錯誤，但它可以工作。

BIOS加載bootloader時CS寄存器的默認值是多少？ 顯然 CS:IP 應該是 0x7c00。

1 個變體

[bits 16]
[org 0x7c00]
start:  ;offset= 0x7c00
jmp main
db    "Some data" ;actually fake BIOS Parameter Block(BPB)
main: 
mov ax, 0 
mov ds, ax ; data segment =0.
mov ss, ax ; stack segment = 0
mov sp, start+1024+512 ;stack pointer = 0x7c00+1024+512

2 變體

[bits 16]
[org 0x0000]
start:  ;offset= 0x0000
jmp main
db    "Some data" ;actually fake BIOS Parameter Block(BPB) 
main:
mov ax, 0x07c0 
mov ds, ax ; data segment =0x07c0.
mov ss, ax ; stack segment =0x07c0.
mov sp, start+1024+512 ;stack pointer = 0+1024+512

Answer 1

... 總是 go 到地址 0x7c00。 它會計算...

在分段 memory 模型中，您不僅應該考慮有效（物理）地址，而且您始終必須將地址視為實模式或 16 位保護模式下的 (16+16) 位值或 (16 +32) 位值在 32 位保護模式下。

假設您的程序包含指令mov al, cs:[100h] 。

該指令將從地址CS:0x100讀取一些字節，該地址實際上是(CS<<4)+0x100 。

如果執行跳轉到0x7C0:0 ，該指令將訪問地址(0x7C0<<4)+0x100=0x7D00 ； 如果執行跳轉到0:0x7C00 ，該指令將訪問地址(0<<4)+0x100=0x100處的 memory。

這意味着如果您跳轉到0x7C0:0或0:0x7C00 ，您的程序會做一些不同的事情。 為此，據說0x7C0:0和0:0x7C00是兩個不同的地址。

假設main位於物理地址0x7C40 。

這意味着main的地址既不是0x7C40也不是0x40 ，而是0:0x7C40 （在“變體 1”中）或者是0x7C0:0x40 （在“變體 2”中），因為您總是必須將地址指定為對段和偏移量。

在保護模式下的分段 memory 模型中，這更加復雜，使用正確的分段更為重要！

SI 將僅等於偏移量？
在這種情況下，“開始”是否會根據 DS:SI 而不是 CS:IP 計算，這也是真的嗎？

lodsb指令訪問地址DS:SI ， stosb訪問ES:DI 。

這意味着SI只保存偏移量， DS只保存段。

變體 1 和 2 會將不同的值加載到SI寄存器，因為main在一個變體中位於地址0:0x7C40 （這意味着： SI=0x7C40 ），而在另一個變體中位於0x7C0:0x40 （ SI=0x40 ）。

因此，在變體 1 中，您必須設置DS=0 ，在變體 2 中，您必須設置DS=0x7C0 。

在一種情況下， lodsb將訪問地址0:0x7C40 ，在另一種情況下， lodsb將訪問地址0x7C0:0x40 。 在這兩種情況下，訪問 RAM 中的相同字節：物理地址0x7C40 。

處理器如何執行“jmp main”？ 該指令位於“mov ds, ax”之上。 因此 2 變體中的代碼有錯誤，但它可以工作。

JMP指令有兩種變體：

一種變體不會將固定值寫入IP寄存器，但會向IP寄存器添加一些常數值。 因此，如果將0x40添加到0x7C0:0 ，代碼執行將在0x7C0:0x40繼續。 如果將0x40添加到0:0x7C00 ，代碼執行將在0:0x7C40繼續。 在這兩種情況下，下一條指令都位於物理地址0x7C40 。 （可能jmp main就是這個變種。）

另一種變體采用一對段和偏移量作為參數。 您不能跳轉到地址0x7C40 ，但您可以跳轉到地址0:0x7C40或地址0x7C0:0x40 。

BIOS加載bootloader時CS寄存器的默認值是多少？

有一些 BIOS 會跳轉到0x7C0:0 ，但標准似乎是0:0x7C00 。

出於這個原因，許多引導加載程序執行跳轉到0x7C0:0x60 （例如）以確保CS寄存器具有定義的值。