01 【哈工大_操作系统】x86_64 常用寄存器大全

在学习CPU底层技术的时候，难免会接触到各式各样的寄存器。尤其是在使用汇编语言编写操作系统时，寄存器更是必不可少的。因此，这篇文章将来详细聊聊 x86_64 架构中的所有寄存器，按照从 常用->不常用 的顺序来进行介绍。

首先，什么是寄存器？

寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果以及一些CPU运行需要的信息。

从操作系统使用的角度出发，按照寄存器类型，可以分成如下几类：

16 _bits_：数据寄存器（可拆为两个独立的 8 _bits_ 寄存器）段寄存器变址寄存器指针寄存器
32 _bits_：通用寄存器控制寄存器...

8086 CPU 中寄存器总共为 14 个 16 bits 寄存器。

寄存器	用途
AX	累加寄存器，AH:AL，可分别访问高八位、低八位。通常作为临时寄存器，为段寄存器赋值；或可用于汇编乘（MUL）除（DIV）法临时寄存器。
BX	基地址寄存器，BH:BL，可分别访问高八位、低八位。通常作为存储器指针。
CX	计数器寄存器，CH:CL，可分别访问高八位、低八位。通常作为串操作或循环控制中的计数器。
DX	数据寄存器，DH:DL，可分别访问高八位、低八位。与 AX 配合用于字乘/除法。

寄存器	用途
CS	代码段段地址寄存器通常与代码段寄存器CS组合为CS:IP作为代码段地址，指向下一条要执行的指令
DS	数据段段地址寄存器通常与变址寄存器SI组合为DS:SI，作为串操作源地址
SS	堆栈段段地址寄存器通常与堆栈指针寄存器SP组合为SS:SP来使用
ES	附加段段地址寄存器通常与变址寄存器DI组合为ES:DI，作为串操作目的地址

寄存器	用途
SI	源地址寄存器通常作为串操作中的源地址
DI	目的地址寄存器通常作为串操作中的目的地址

SI 与数据段寄存器 DS 组成 DS:SI，通常用来表示汇编指令的源地址
DI 与附加段寄存器 ES 组成 ES:DS，通常用来表示汇编指令的目的地址
如：当调用 movsb 指令，就会从源地址复制一个字节的数据到目的地址

寄存器	用途
SP	堆栈指针寄存器通常与堆栈段寄存器组合使用
BP	基址指针寄存器通常存取堆栈的指针

寄存器	用途
IP	指令指针寄存器通常与代码段寄存器CS组合为CS:IP作为代码段地址，指向下一条要执行的指令
FLAG	标志寄存器，记录CPU执行过程中的一系列状态 OF：溢出标志 SF：符号标志 ZF：零标志 CF：进位标志 AF：辅助进位标志 DF：方向标志 IF：中断标志 TF：陷阱标志 PF：奇偶标志

举个例子：

cmp AL, #0x3a
jl START

上述指令实现：将寄存器 AL 的值与立即数 #0x3a 进行比较，若 AL < #0x3a，则置位零标志位 ZF，jl 指令再通过判断 ZF 大小，跳转到 START 处。若 AL ≥ #0x3a，则不跳转。

32 bits 寄存器与 16 bits 寄存器一样，同样可以分为数据寄存器、变址寄存器、指针寄存器、控制寄存器，我们不再一一分类，将其归纳如下所示。

寄存器	用途
EAX	累加寄存器，通常作为用来执行加法
EBX	基地址寄存器，通常用于数据存取
ECX	计数器寄存器，通常用作计数器
EDX	数据寄存器，通常用来存储临时数据
ESP	栈顶指针，指向栈的顶部
EBP	栈底指针，指向栈的底部，通常用`ebp+偏移量`的形式来定位函数存放在栈中的局部变量
ESI	源地址寄存器，通常作为串操作中的源地址
EDI	目的地址寄存器，通常作为串操作中的目的地址
EIP	指令指针寄存器通常与代码段寄存器CS组合为CS:IP作为代码段地址，指向下一条要执行的指令地址
EFLAGS	标志寄存器，记录CPU执行过程中的一系列状态，如下图所示