Register，寄存器，在 CPU 中的存储电路，功能类似于在机器语言中的变量。
16-bit（8086, 8088, ... 80286）
通用寄存器（General-Purpose Registers）
general-purpose registers (GPRs)
| idx | Register | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Accumulator | AX | AH | AL | 累加 寄存器 |
| 2 | Counter | CX | CH | CL | 计数 寄存器 |
| 3 | Data | DX | DH | DL | 数据 寄存器 |
| 4 | Base | BX | BH | BL | 基址 寄存器 |
对于在表中的 08-bit 寄存器（AH, AL, ...），以 16-bit AX 为例：
1）0-7 为低 8 位，称为 AL；在汇编语言中，可以“使用 AH 寄存器”
2）8-15 为高 8 位，称为 AH；在汇编语言中，可以“使用 AL 寄存器”
因此，在 16-bit CPU 中，只有这 4 个通用寄存器。
每个寄存器为 16 位，因此存储 16 位二进制数。以前为 8 位，现在名称后缀 X 表示 extend 为 16 位。这 8 个寄存器共计 16 字节。
如上顺序是按照在机器语言中寄存器的编号进行排序的。
AX 用于计算，会使机器语言会更简洁：
1）ADD CX, 0x1234 => 81 C1 34 12
2）ADD AX, 0x1234 => 05 34 12
CX 方便计数而设计，BX 则适合作为计算内存地址的基点。
寻址寄存器（Index registers）
address registers, index registers
| idx | Register | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | Stack Pointer | SP | SPL | 栈指针 寄存器 | |
| 6 | Stack Base Pointer | BP | BPL | 基址指针 寄存器 | |
| 7 | Source Index | SI | SIL | 源变址 寄存器 | |
| 8 | Destination Index | DI | DIL | 目的变址 寄存器 |
在 16-bit CPU 中，寄存器 SP、BP、SI、DI 没有高位与地位之分，该处理器就是这么设计的。如果要取高位或地位，需要 MOV AX, SI 之后，在 AL、AH 来取值。
段寄存器（Segment Registers）
segment registers
| idx | 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|---|
| 1 | SS | Stack Segment | 栈段 寄存器 |
| 2 | CS | Code Segment | 代码段 寄存器 |
| 3 | DS | Data Segment | 数据段 寄存器 |
| 4 | ES | Extra Segment | 附加段 寄存器 |
程序计数器（Program counter）
program counter
| idx | 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|---|
| 1 | IP | Instruction Pointer | 程序计数器 |
标志寄存器（Status register）
Status register, FLAGS
| idx | 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|---|
| 1 | Flags | Flags register | 程序计数器 |
标志寄存器只有一个，16 bit，下面是各位字段的含义：
| 位 | 名称 | 简称 | =1 | =0 | 描述 |
|---|---|---|---|---|---|
| 00 | Carry flag | CF | CY(Carry) | NC(No Carry) | 在指令执行过程中，是否向 最高有效位的更高位 借位或进位。该标志位用于无符号数运算。 |
| 01 | |||||
| 02 | Parity flag | PF | PE(Parity Even) | PO(Parity Odd) | 在指令执行结果中，壹的个数是否为偶数。 |
| 03 | |||||
| 04 | Adjust flag | AF | AC(Auxiliary Carry) | NA(No Auxiliary Carry) | |
| 05 | |||||
| 06 | Zero flag | ZF | ZR(Zero) | NZ(Not Zero) | 指令执行结果是否为零。 |
| 07 | Sign flag | SF | NG(Negative) | PL(Positive) | 指令执行结果是否为负数。 |
| 08 | Trap flag | TF | |||
| 09 | Interrupt enable flag | IF | EI(Enable Interrupt) | DI(Disable Interrupt) | 在指令执行过程中，是否处理可屏蔽中断。 |
| 10 | Direction flag | DF | DN(Down) | UP(Up) | 控制字符串的处理方向 |
| 11 | Overflow flag | OF | OV(Overflow) | NV(Not Overflow) | 在指令执行过程中，是否发生溢出。该标志位用于有符号数运算。 |
| 12 | |||||
| 13 | |||||
| 14 | |||||
| 15 |
32-bit（80386, ...）
通用寄存器（General-Purpose Registers）
| INDEX | Register | 32-bit (31-00) | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Accumulator | EAX | AX | AH | AL | 累加 寄存器 |
| 2 | Counter | ECX | CX | CH | CL | 计数 寄存器 |
| 3 | Data | EDX | DX | DH | DL | 数据 寄存器 |
| 4 | Base | EBX | BX | BH | BL | 基址 寄存器 |
对于 32-bit 寄存器，前缀 E 表示 Extend 扩展。即使在实模式（Real Mode）下，也可以使用这些寄存器（这就是兼容）。
以 EAX 寄存器为例：
1）在 EAX 中，寄存器为 32 位，低 16 位与 AX 共用，而高 16 位没有名称也没有编号（因此不能使用）。
2）EAX 可以作为两个 16 位寄存器使用，但是只有低 16 位方便使用，需要将高 16 位移动到低 16 位来使用。
3）另外，低 16 位可以拆为两个 8 位的 AH 与 AL 寄存器。
寻址寄存器（Index registers）
| INDEX | Register | 32-bit (31-00) | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | Stack Pointer | ESP | SP | SPL | 栈指针 寄存器 | |
| 6 | Stack Base Pointer | EBP | BP | BPL | 基址指针 寄存器 | |
| 7 | Source Index | ESI | SI | SIL | 源变址 寄存器 | |
| 8 | Destination Index | EDI | DI | DIL | 目的变址 寄存器 |
段寄存器（Segment Registers）
| 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|
| SS | Stack Segment | 栈段 寄存器 |
| CS | Code Segment | 代码段 寄存器 |
| DS | Data Segment | 数据段 寄存器 |
| ES | Extra Segment | 附加段 寄存器 |
| FS | F Segment | （无名称） |
| GS | G Segment | （无名称） |
程序计数器（Program counter）
program counter
| idx | 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|---|
| 1 | EIP | Instruction Pointer | 程序计数器 |
在 32-bit Protected Mode 下，处理器使用 32-bit EIP 进行寻址。如果该处理器工作在 16-bit Mode 下，依旧使用 IP 进行寻址。
即使是在 在 32-bit Protected Mode 下，EIP Register 只能由处理器内部使用，程序无法直接访问。只能通过 JMP CALL RET IRET 等等指令隐式修改。
标志寄存器
在 16-bit Processor 中，标志寄存器（FLAGS Register）是 16 位的，在 32-bit Processor 中，扩展到 32 位。
| 位 | 名称 | 简称 | =1 | =0 | 描述 |
|---|---|---|---|---|---|
| 00 | Carry flag | CF | CY(Carry) | NC(No Carry) | 在指令执行过程中，是否向 最高有效位的更高位 借位或进位。该标志位用于无符号数运算。 |
| 01 | |||||
| 02 | Parity flag | PF | PE(Parity Even) | PO(Parity Odd) | 在指令执行结果中，壹的个数是否为偶数。 |
| 03 | |||||
| 04 | Adjust flag | AF | AC(Auxiliary Carry) | NA(No Auxiliary Carry) | |
| 05 | |||||
| 06 | Zero flag | ZF | ZR(Zero) | NZ(Not Zero) | 指令执行结果是否为零。 |
| 07 | Sign flag | SF | NG(Negative) | PL(Positive) | 指令执行结果是否为负数。 |
| 08 | Trap flag | TF | |||
| 09 | Interrupt enable flag | IF | EI(Enable Interrupt) | DI(Disable Interrupt) | 在指令执行过程中，是否处理可屏蔽中断。 |
| 10 | Direction flag | DF | DN(Down) | UP(Up) | 控制字符串的处理方向 |
| 11 | Overflow flag | OF | OV(Overflow) | NV(Not Overflow) | 在指令执行过程中，是否发生溢出。该标志位用于有符号数运算。 |
| 12 | |||||
| 13 | |||||
| 14 | |||||
| 15 | |||||
| 16 | |||||
| 17 | |||||
| 18 | |||||
| 19 | |||||
| 20 | |||||
| 21 | |||||
| 22 | |||||
| 23 | |||||
| 24 | |||||
| 25 | |||||
| 26 | |||||
| 27 | |||||
| 28 | |||||
| 29 | |||||
| 30 | |||||
| 31 |
影响标志寄存器的指令：
1）标志寄存器相关：运算指令；
2）标志寄存器无关：传送指令；
CF vs. OF
=> 当我们将计算视为无符号计算时，只需关注 CF 标志位；
=> 当我们将计算视为有符号计算时，只需关注 OF 标志位；
正确的理解：当我们将计算视为无符号计算时，标志位 CF 是怎样的。当我们将计算视为有符号计算时，标志位 OF 是怎样的
错误的理解：对于某个计算，标志位 CF 是怎样的变化的，标志位 OF 是怎样的变化的
理解 “溢出” 含义
“溢出”并不是超出寄存器表示范围，而是从我们定义的某个范围达到我们定义的另个范围。
64-bit（AMD Opteron, ...）
通用寄存器（General-Purpose Registers）
general-purpose registers (GPRs)
| INDEX | Register | 64-bit (63-00) | 32-bit (31-00) | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Accumulator | RAX | EAX | AX | AH | AL | 累加 寄存器 |
| 2 | Counter | RCX | ECX | CX | CH | CL | 计数 寄存器 |
| 3 | Data | RDX | EDX | DX | DH | DL | 数据 寄存器 |
| 4 | Base | RBX | EBX | BX | BH | BL | 基址 寄存器 |
寻址寄存器（Index registers）
| INDEX | Register | 64-bit (63-00) | 32-bit (31-00) | 16-bit (15-00) | 08-bit (15-08) | 08-bit (07-00) | Descripton |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | Stack Pointer | RSP | ESP | SP | SPL | 栈指针 寄存器 | |
| 6 | Stack Base Pointer | RBP | EBP | BP | BPL | 基址指针 寄存器 | |
| 7 | Source Index | RSI | ESI | SI | SIL | 源变址 寄存器 | |
| 8 | Destination Index | RDI | EDI | DI | DIL | 目的变址 寄存器 |
在 64-bit CPU 中，这些寄存器 SP、BP、SI、DI 具有地位，但是只能在 64 bit 模式中使用：
assembly - Can the lower byte of the registers RSI, RDI, RSP and RBP be directly addressed in the 64-bit Intel processors? - Stack Overflow
段寄存器（Segment Registers）
| 名称 | 英文 | 中文 |
|---|---|---|
| SS | Stack Segment | 栈段 寄存器 |
| CS | Code Segment | 代码段 寄存器 |
| DS | Data Segment | 数据段 寄存器 |
| ES | Extra Segment | 附加段 寄存器 |
| FS | F Segment | （无名称） |
| GS | G Segment | （无名称） |
在 32-bit Protected Mode 下，从理论上讲，是不需要采用分段模型来访问内存，但是该处理器依旧需要分段访问内存。但是提供变通方案，即段以 0x00000000 基地址，段为 4GB 大小，即平坦模型（Flat Mode）。
在 32-bit Protected Mode 下，每个 Segment Register 由两部分组成：1）16-bit Segment Selector；2）64-bit Descriptor Cache；：
1）64-bit Descriptor Cache 用于缓存 GDT 表项，每个 GDT 表项是 64 bits 的。
标志寄存器
| 位 | 名称 | 简称 | =1 | =0 | 描述 |
|---|---|---|---|---|---|
| 00 | Carry flag | CF | CY(Carry) | NC(No Carry) | 在指令执行过程中，是否向 最高有效位的更高位 借位或进位。该标志位用于无符号数运算。 |
| 01 | |||||
| 02 | Parity flag | PF | PE(Parity Even) | PO(Parity Odd) | 在指令执行结果中，壹的个数是否为偶数。 |
| 03 | |||||
| 04 | Adjust flag | AF | AC(Auxiliary Carry) | NA(No Auxiliary Carry) | |
| 05 | |||||
| 06 | Zero flag | ZF | ZR(Zero) | NZ(Not Zero) | 指令执行结果是否为零。 |
| 07 | Sign flag | SF | NG(Negative) | PL(Positive) | 指令执行结果是否为负数。 |
| 08 | Trap flag | TF | |||
| 09 | Interrupt enable flag | IF | EI(Enable Interrupt) | DI(Disable Interrupt) | 在指令执行过程中，是否处理可屏蔽中断。 |
| 10 | Direction flag | DF | DN(Down) | UP(Up) | 控制字符串的处理方向 |
| 11 | Overflow flag | OF | OV(Overflow) | NV(Not Overflow) | 在指令执行过程中，是否发生溢出。该标志位用于有符号数运算。 |
| 12 | |||||
| 13 | |||||
| 14 | |||||
| 15 |
参考文献
参考《汇编语言（第三版）王爽 著》
Wikipedia/FLAGS register
Intel 8086 - Wikipedia
x86 - Wikipedia
X86 Assembly/X86 Architecture - Wikibooks, open books for an open world