第九讲 指令系统3第4章

1、第四章 指令系统,1,2,考研计算机统考大纲要求,（一） 指令格式 指令的基本格式 定长操作码指令格式 扩展操作码指令格式 （二）指令的寻址方式 有效地址的概念 数据寻址和指令寻址 常见寻址方式 （三） CISC和RISC的基本概念,掌握： 8086寻址方式 8086指令,第三讲 8086寻址方式示例,3,4,8086的功能结构,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,控制电路,外部总线,控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位 AB,1

2、6位 DB,8位,段寄存器,5,总线接口部件 (BIU),6,1. 执行部件 EU负责执行指令。对指令译码、分析并发出控制命令，执行算术和逻辑运算。包含：, 算术逻辑运算单元 ALU 运算器，用于8位、16位二进制算术和逻辑运算，计算寻址存储器所需的16位偏移量。 通用寄存器组 AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI。 标志寄存器 16位的寄存器，反映运算结果的状态特征和控制标志。 控制电路 负责从BIU的指令队列缓冲器中取指令，并对指令译码，并向EU内部各部件发出控制命令。,7,2. 总线接口部件BIU-负责CPU对存储器和外设进行的信息交换，提供总线地址，将数据和指令存放到目的单元

3、。包含：, 地址加法器和段寄存器 1个20位地址加法器、用于形成20位的物理地址。 16位指令指针IP 指令指针IP用来存放下一条要执行指令的偏移地址。 指令队列缓冲器 当EU正在执行指令中，且不需占用总线时，BIU会自动地进行预取指令操作，将所取得的指令按先后次序存入1个6字节的指令队列寄存器，该队列寄存器按“先进先出”的方式工作，并按顺序取到EU中执行。 总线控制逻辑电路,8,8086/8088主存物理地址的形成：,9,段：主存连续空间。8086的不论程序还是数据都是按段成组存放的。 段长度 64KB。 段基址：段的首址。 20bits, 低4位为0。 段寄存器：存放对应段的高16位地址（

4、段基值）。 主存物理地址形成： (段寄存器)*16 + 偏移量 0 H 段基址 + H 偏移 H 20位内存地址,10,8086/8088CPU中的寄存器,( 1 ) 段寄存器：指示相应段的首址的高16位（段基值） 主存单元的逻辑地址 = 段基值：段内偏移量 主存物理地址 = (段寄存器)*16 + 段内偏移量,11,CS（代码段R）：存放当前代码段的首址的高16位。 代码段：存放指令代码（程序）。,DS（数据段R）：存放当前数据段的首址的高16位。 数据段：存放程序的有关数据。,SS（堆栈段R）：存放当前堆栈段的首址的高16位。 堆栈段：存放后进先出顺序存取的信息。,ES（附加段R）：存放当

5、前附加段的首址的高16位。 附加段：存放运算结果或辅助数据。,12,( 2 ) 通用R（8个16位R）：,SI（源变址R）：存放数据段中某（源）OP数所在存储单元的偏移量。,DI（目的变址R）：存放数据段中某（目的）OP数所在存储单元的偏移量。,SP（堆栈指针）：存放堆栈段中栈顶单元的偏移量。 BP（基址指针）：存放堆栈段中某一存储单元的偏移量。, 地址指针R（给出段内偏移量）,13, 数据R,AX：累加器； BX：基址R； CX：计数R； DX：数据R,4个16位R： AX，BX，CX，DX 8个8位R： AH，AL，BH，BL，CH，CL DH，DL,( 2 ) 通用R（8个16位R）：,

6、14,IP（指令指针）是指令的地址指针。,15,（4）标志寄存器FR（Flags Register） 记录程序执行时的状态，存储PSW（16位长），有9个标志位。,16,1 状态标志位：,CF（0）：进/借位标志 PF（2）：奇偶标志 AF（4）：辅助进位标志 （AF=1表示低4位有进位） ZF（6）：零值标志 SF（7）：符号标志 OF（11）：溢出标志,17,2 控制标志位,TF（8）：单步标志 IF（9）：中断允许标志。 IF=1：允许CPU响应可屏蔽外中断请求。 IF=0： 禁止CPU响应可屏蔽中断。 DF（10）：方向标志。用于串操作指令。 DF=0：地址指针（SI/DI）自动递增；

7、 DF=1：地址指针（SI/DI）自动递减。,18,8086/8088的主存,19,（1）主存特点 CPU有20条地址线。1MB寻址能力;00000HFFFFFH 支持字/字节访问。 字寻址：字存放在相邻的2个字节单元：高地址存字的高8位；低地址存字的低8位。 (字地址存放字的低8位)。,00000H,10000H,10001H,10002H,字,字,主存,56H,34H,12H,20,（2）主存的段结构： 可重叠。 最大段：64KB；偏移量为：0000HFFFFH,21,22,（3）逻辑地址与物理地址： 物理地址: 20位真正地址, 00000HFFFFFH 逻辑地址: 由段基值和偏移量表示

8、。 逻辑地址与物理地址的转换: 物理地址= (段R)*16 + 偏移量 物理地址的形成： 取指令：物理地址=CS*24 + IP 取OP数：物理地址=DS（ES）*24 + 偏移量 堆栈OP：物理地址=SS*24 + SP（BP） 段的重叠导致逻辑地址不唯一, 但物理地址是唯一的。 一个物理地址可对应多个逻辑地址。,23,24,与数据相关的寻址方式,（一）寄存器寻址 指令中所需的操作数放在CPU内的某通用寄存器中,由指令给出该寄存器的地址。 指令（地址码部分）：通用寄存器的地址，R# 操作数地址形成：R# 操作数：在通用寄存器中，（ R#）,25,例. MOV CX , AX 若(AX)=10

9、20H,则指令执行后(CX)为1020H。,例: MOV AH , AL 若(AL)=20H,则(AH)为20H。,例 题,26,（二）立即寻址,指令中所需的OP数直接包含在指令代码中。 指令（地址码部分）：给出操作数。 操作数：在指令中。 立即数可以是8位或16位二进制数(带符号数,以补码表示)。只能作为源操作数,且只能是常数。,例： MOV AX, 1326H,例 题,27,（三）存储器操作数的寻址方式,存储单元地址的逻辑地址形式: 段基值 : 偏移量,段基值:存放在某个段R(CS,DS,ES,SS)中。 偏移量存放OP数的存储单元与段起址(段基址)之间的距离。,EA可以由位移量(常数,O

10、P数名)、基地址(BX,BP)和变址量(SI,DI)组合成。,28,逻辑地址的来源,29,(1)直接寻址方式 操作数的有效地址(EA)由指令中的位移量字段直接提供。 指令(地址码部分) ：给出操作数的有效地址EA 操作数地址形成：A = DS (段R )* 24 + EA 操作数：在内存中， ( A ),30,用符号表示 例: MOV AX，VAR 或MOV AX，VAR, 用常数表示 例: MOV AX, DS:1200H 把当前数据段偏移1200H个字节的字存储单元内容送入AX中。,例 题,31,(2) 寄存器间接寻址 操作数的有效地址EA存放在SI,DI,BX,BP寄存器中，由指令提供所

11、用的寄存器。 BX, SI, DI 隐含使用DS; BP隐含使用SS。,指令（地址码部分）：存放操作数地址的寄存器号，R# 操作数地址形成：A = DS (段R )* 24 +（ R# ） 操作数： 在内存中， ( A ),32,(2) 寄存器间接寻址,33,例: MOV AH, BX； MOV AH, DS:BX MOV DX, BP ； MOV DX, SS:BP MOV AL, SI； MOV AL, DS:SI MOV DI, CX ； MOV DS:DI, CX,例 题,34,例：MOV AX，BX，等价于：MOV AX，DS：BX。 设（DS）= 2000H，（BX）= 1200H

12、，则指令功能是把主存中数据段偏移1200H字节处的一个字的内容传送到通用寄存器AX中。,例 题,35,(3) 变址寻址(隐含使用段R同上) 操作数有效地址EA为指定R的内容与指令中的位移量(8,16位)相加而成。 其中：位移量可以采用符号地址。,指令（地址码部分）：存放变址寄存器RX和位移量D 操作数地址形成： A = DS (段R )* 24 + （ RX ）+D 操作数：在内存中， ( A ),36,(3) 变址寻址(隐含使用段R同上),37,例:MOV AX，VARSI等价于：MOV AX，DS：VARSI 也可以写成：MOV AX，DS：VAR+SI或写成：MOV AX，DS：SI+

13、VAR。假设该符号地址VAR位于数据段偏移1200H字节处，（DS）= 2000H，（SI）= 30H。,例 题,38,则本条指令的功能，是把主存中数据段偏移1230H字节处（即：主存的物理地址为21230H）的一个字内容传送到通用寄存器AX中。,39,假设ARRAY1数组的首地址位于数据段偏移2300H处，（DS）= 2000H，数组的每个元素占2个字节。使用指令：MOV AX，ARRAY1BX 可以把ARRAY1数组中的元素取出传送到通用寄存器AX中。如果（BX）= 0006H，则可以访问到ARRAY1 数组中的第4个元素ARRAY1（3），要访问元素ARRAY1（i），则设置（BX）=

14、i2。,例 题,40,2000H,22300H,ARRAY1,ARRAY1(0),ARRAY1(1),ARRAY1(2),ARRAY1(3),0006H,BX,22306H,ARRAY1(3),AX,OP 寻址方式 位移量,BX,SI,EA=2306H,2300H,数据段首地址,DS,低地址,内存,41,短转移：（DELT1127或DELT2-128） JMPSHORT JMPLAB,与转移地址相关的寻址方式,（1）段内直接寻址JMP JMPLAB,42,（2） 段间直接寻址 JMP FAR PTR JMPLAB,（4） 段间间接寻址 JMP DWORD PTR BX 指明：CS的段基值和IP

15、的段内偏移量,例：JMPCX JMPWORD PTR BX 或 JMPBX,（3） 段内间接寻址,43,I/O端口寻址方式 I/O接口的编址： （8086）与存储器统一编址（复用地址总线） I/O操作必须通过累加器AX 或AL。,44,（1）直接I/O端口寻址方式,端口地址n（8位），在指令中直接给出， 可访问0255以内的端口。,IN AL，n 输入指令，将 n 端口内 IN AX，n 容送入AL或AX中。,OUT n，AL 输出指令，将 AL或 OUT n，AX AX内容送端口n。,45,（2） 间接端口寻址方式,DX为I/O间址寄存器（16位地址）可访问064K-1范围的I/O端口。,4

16、6,（一）数据传送指令： 将数据从一个地方传送到另一个地方。 （二）算术运算指令 （三）逻辑运算指令,指令类型,47,（四）程序控制指令 1.转移指令 无条件转移：不受任何条件约束转移。 条件转移：按状态寄存器标志转移。 保存的标志包括：进位标志（C），结果为零标志（Z），结果为负标志（S），结果溢出标志（O），结果奇偶标志（P）。 2.循环控制指令 3.子程序调用和返回指令 4.程序自中断指令,48,（五）串处理类指令 （六）输入输出类指令 1.设置专用的 I/O 指令。 2.采用通用的数据传送指令实现 I/O 操作。 3.通过 I/O 处理机执行 I/O操作。,49,（七）系统控制类指令（

17、包含特权指令、标志位 设置或复位指令、停机指令等） 特权指令特点及用途： 不直接提供给用户使用。 任务的创建和切换，检测用户的访问权限， 改变系统的工作方式。,50,8086/8088指令,除串操作指令外，所有指令只允许有一个 操作数在存储器中。,1. 传送类指令（数据传送指令，专用累加器传送指令，标志位传送指令，地址传送指令）,51,（一） 数据传送指令,指令格式：MOV DST，SRC；,指令数据传送方向,（1） MOV数据传送指令,52,（1） MOV数据传送指令,指令格式：MOV DST，SRC； 操作数可以是字节、字，源、目的操作数位数必须一致，且不能同时在存储器中。, 源操作数：可

18、在通用R、段R、存储器中、或为立即数。, 目的操作数：不能为立即数。, 目的地址是段R名时，源操作数不能是立即数（立即数不能直接传给段R）, 段R间不能直接传送数据。,53,例 1：立即数送R或存储单元 MOV AH，2AH； 字节传送； MOV CX，1234H； 字传送； MOV DA_BYTE, 02FH; 字节传送； MOV DA_WORD,1020H; 字传送;,例 2: 寄存器之间传送 MOV AL, BL; MOV ES, AX;,例 题,54,例 3:R 与 M 之间传送。 MOV AL, DB_BYTE,例 4: 把DA_BYTE1字节单元内容传送到DA_BYTE2字节单元中

19、。 MOV AH, DA_BYTE1 MOV DA_BYTE2, AH 例 5: 把立即数1020H传送给DS ,ES。 MOV AX , 1020H MOV DS , AX MOV ES , AX,55,交换数据可为字、字节，只能在通用R之间或R 与M 之间进行。,（2）XCHG交换指令,56,例、数据段中定义了两个字变量VAR1和VAR2， （VAR1）= 1234H，（VAR2）= 5678H； 将这两个字单元内容互换。 MOV AX，VAR1 XCHG VAR2，AX MOV VAR1，AX （或：XCHG VAR1，AX）,例 题,57, 8086的堆栈由SS指定的一段存储器（ 64

20、KB）构成。 自下向上生成的堆栈。 SP初始化：堆栈段长（MAX：FFFFH） SP初始值指向：（SS）*16 + 段长；（即：栈底+2单元）,（3）PUSH进栈指令格式：PUSH SRC,58, 8086/8088堆栈规定：以字（2个字节）为单位进行存取。 低地址存放字的低字节单元的内容； 高地址存放字的高字节单元的内容。 堆栈操作： 设置堆栈：对堆栈段R（SS）及堆栈指针（SP）赋初值。 编程设置堆栈段。,00000H,FFFFFH,堆栈段,SS,40H,SP,低,高,59,60,（4）POP出栈指令格式：POP DST,61,（5）、IN（input）输入指令 1、直接I/O端口寻址方式

21、： IN AL，pn （字节） IN AX，pn （字） 指令功能：AL/AX （pn）；其中：pn表示I/O端口地址（或称作：I/O端口号）。 2、间接I/O端口寻址方式： IN AL，DX （字节） IN AX，DX （字） 指令功能：AL/AX （DX）；其中：DX中的内容为I/O端口地址。,62,（5）、IN（input）输入指令,例、把I/O端口379H的字节内容传送到主存数据段的VARBYTE字节单元中。 MOV DX，379H IN AL，DX MOV VARBYTE，AL,例 题,63,（6）OUT（output）输出指令 1、直接I/O端口寻址方式： OUT pn，AL （字

22、节） OUT pn，AX （字） 指令功能：pn （AL/AX）；其中：pn表示I/O端口地址（或称作：I/O端口号）。 2、间接I/O端口寻址方式： OUT DX，AL （字节） OUT DX，AX （字） 指令功能：DX （AL/AX）；其中：DX中的内容为I/O端口地址。,64,（6）OUT（output）输出指令,例、 把主存数据段的VARBYTE字节单元中的内容传送到I/O端口230H中。 MOV DX，230H MOV AL，VARBYTE OUT DX，AL,例 题,65,（7）XLAT（translate）换码指令 指令格式：XLAT TABADDR 指令功能：AL （BX）+

23、（AL） 其中： TABADDR中的方括号表示本项内容可以省略，TABADDR表示换码表首地址的符号地址。 BX的内容为换码表的首地址在数据段中的偏移量，AL的内容是相对于表格首地址的偏移量。,66,例、 把十进制数“3”转换为相应的ASCII码。 在主存的数据段设置一个转换表，内容为09的ASCII码（30H39H），表名为TAB1，位于数据段偏移2字节处，假定（DS）=1200H。可用下述指令完成转换： MOV BX，0002H MOV AL，3 XLAT TAB1 指令执行后，（AL）=33H，即：十进制数“3”的ASCII码。,例 题,67,（二）标志位传送指令 对标志位进行存取操作，

24、无操作数,（1）取标志指令LAHF:将标志R的低八位传送到AH中。,（2）存标志指令SAHF:将AH内容传送给标志R的低八位。 (设置或恢复SF、ZF、AF、PF、CF，对高八位无影响）。,68,例：将标志R的低8位清0 。 MOV AH ，00H； SAHF,（3）标志R进栈指令：PUSHF 16位标志R内容送SP所指栈顶字单元中。,（4）标志R出栈指令：POPF 栈顶字单元内容弹出到标志R中。,例 题,69,（三）地址传送指令将存储器操作数的地址（偏移量、段基值）传送给R。,（1）装入有效地址指令 LEA DST，SRC； 将源OP数的有效地址（偏移量）传送到目的地址中。,例: LEA S

25、I ,BUF; 源操作数须是存储器操作数(可以是字节也可以是字) 。 目的操作数只能是16位通用R。,例 题,70,（2）装入地址指针指令（LDS/LES） 存储单元的地址指针:4个字节 段基值:存于2个高字节单元中 偏移量:存于2个低字节单元中,指令功能：从存放地址指针的4个字节存储单元中，同时取出段基值和偏移量，分别送到段R（DS/ES）和通用R中。,71,LDS DST ,SRC; 从存放地址指针的4个单元中,同时取出,LES DST ,SRC; 段基值 DS(ES), 偏移量 通用R,SRC: 存储器OP数（除了立即数和寄存器寻址方法表示的OP） DST: 16位通用R,72,例: L

26、DS SI, ADDR_TABLEBX; DS:ADDR_TABLEBX中存放的偏移量 SI，新的段基值 DS。,例 题,73,2、算术运算类指令,（一）加法运算指令,（1）加法指令,指令格式: ADD DST, SRC; (SRC)+(DST) DST 设置标志寄存器的OF、SF、ZF、AF、PF、CF标志位。 源操作数：可在通用R、存储单元中，或为立即数。 目的操作数:在通用R或存储单元中。,例：ADD DL，0D4H,例 题,两个操作数的地址不能同时都是存储器操作数地址 不能同时在段寄存器中,74,（2）带进位加法指令,指令格式: ADC DST,SRC; (SRC)+(DST)+CF

27、DST (主要用于大于16位数的加法运算),例:32位无符号数存放在DX(高16),AX(低16位)中,若要加上常数76F1A23H,则用下述指令实现:,ADD AX,1A23H ADC DX,76FH;(将低16位进位加上),例 题,对操作数的要求同加法指令（ADD）,75,（3）加“1”指令: 指令格式: INC DST;(不影响CF) (DST)+1 DST (OP数:字、字节、无符号数 ) 只能在通用寄存器或存储单元中，不能是立即数。 主要用于计数或修改地址指针。,76,（二）减法运算指令,（1）减法指令 指令格式: SUB DST , SRC; (DST)-(SRC) DST,例：S

28、UB AL,DA_BYTE; (AL)-(DA_BYTE) AL,例 题,对操作数的要求同加法指令（ADD）,77,（2）带借位减法指令 指令格式: SBB DST, SRC; (DST)-(SRC)-CF DST,（3）减“1”指令 指令格式: DEC DST; (DST)-1 DST(不影响CF) (OP数:字、字节、无符号数 ) 只能在通用寄存器或存储单元中，不能是立即数。 主要用于计数或修改地址指针。,对操作数的要求同减法指令（SUB）,78,（4）求负数指令 指令格式: NEG DST; 0-(DST) DST, 字节操作数:-128;字操作数：-32768;执行NEG后,操作数不变

29、,OF置“1”。 操作数为0,NEG后仍为0,CF置0;否则CF置1。,例: (AL)=25H=(00100101)2 NEG AL; (AL)=DBH=(11011011)2,DST补求（-DST）补的方法同，DST在R中或M中，不能是立即数,例 题,79,（5）比较指令 指令格式: CMP DST,SRC; (DST)-(SRC) 置标志位 ,不保留两数相减结果 若:ZF=1，则(DST)=(SRC),无符号数:CF=0:(DST)(SRC); CF=1:(DST)(SRC); OFSF:(DST)(SRC);,80,（三）乘法指令,指令格式: MUL SRC ; (另一操作数在AL或AX

30、中),（1）无符号数乘法指令,字节无符号数相乘:(SRC)*(AL) AX; AH为全0 , CF=OF=0; 否则：CF=OF=1 ； 字无符号数相乘 :(SRC)*(AX) DX: AX; DX为全0, CF=OF=0;否则: CF=OF=1； 只影响CF,OF标志位。,81,例: 两个字节存储单元BYTE1、BYTE2内容(无符号数)相乘,乘积放在字单元PROC中。 MOV AL，BYTE2 MUL BYTE1 MOV PROC，AX,例 题,82,（2）带符号数乘法指令 指令格式 ：IMUL SRC； 操作数及乘积均带符号，且用补码表示。 若乘积的高半字AH(字节乘法)、或DX(字乘法

31、)不是低半部的符号扩展,则为乘积的符号和有效数:CF=OF=1; 否则，CF=OF=0。,83,（四）除法指令,（1）无符号数除法指令 指令格式: DIV SRC; SRC存除数,8位(字节)或16位(字),字节除法:(AX)/(SRC) AL, 余数 AH 字除法:(DX:AX)/(SRC) AX, 余数 DX,被除数的长度是除数的2倍，且必须存放在通用寄存器DX、AX（字乘法）和AX（字节乘法）。,84,（2）带符号数除法指令 指令格式: IDIV SRC 操作数、商及余数均带符号且用补码表示。,当除数为0 或商超出最大值或最小值时,产生0型中断。 最大正数商:+127(字节),+3276

32、7(字) 最小负数商:-128(字节), -32768(字),85,（五）类型转换指令 指令格式:CBW/CWD; 隐含使用AH/DX CBW :扩展AL中的符号位至AH中 CWD:扩展AX中的符号位至DX中,86,3.逻辑运算类指令,（一）逻辑运算指令(按位进行逻辑运算),逻辑非指令:NOT DST; 对标志位无影响,87,例: (AL)=10100101, AND AL,0FH 指令运算结果:,( AL ) = 10100101 0F = 00001111 00000101 AL,标志位：SF=0，ZF=0，PF=1,例 题,88,例：AL中最高位置1； OR AL ，80H 例： AL中

33、最低位求反 ； XOR AL ，01H,（二）测试指令 指令格式: TEST DST, SRC; 按位与,结果不送DST（同AND）影响 SF,ZF,PF。,例 题,89,例 :测试AL的第3位是否为0; TEST AL, 08H; ZF=1: 则为0 ZF=0: 则不为0,（三）移位指令 (8条,对R或M中的操作数进行指定移位),例 题,90,（1）算术移位指令 指令格式:算术左移:SAL DST , COUNT 算术右移:SAR DST, COUNT,（2）逻辑移位指令 指令格式:逻辑左移:SHL DST ,COUNT 逻辑右移:SHR DST, COUNT,91,带进位循环左移: RCL

34、 DST , COUNT 带进位循环右移: RCR DST , COUNT,注意: DST: R或M ; 字或字节 ； COUNT: 移位次数; COUNT=1:可用“1”代替。 COUNT1:用CL代替 。,（3）循环移位指令,指令格式:循环左移:ROL DST ,COUNT 循环右移:ROR DST, COUNT,92,左、右移中移出的位均送CF中。 算术/逻辑移位: 修改 OF,ZF,SF,PF,CF。 循环移位:修改OF,CF。 只移一位且移位前后操作数的符号位发生 变化:OF=1,否则 OF=0。 若移位位数大于1,则OF不定。,93,例:AX中存放一带符号数,完成(AX)*3/2运算。,MOV DX, AX SAL AX , 1; 乘2 AX ADD AX, DX; 乘3 AX SAR AX, 1 ; (AX)*3/2,例 题,94,SHR M+4，1 RCR M+2，1 RCR M ，1,例: 把存放在M+4,M+2,M 三个字单元中的一个无符号数右移一位。,例 题,95,4、控制转移类指令,（一）无条件转移指令 JMP 目标地址,（二）条件转移指令 JXXX 目标地址,指令功能： 测试条件满足：IP （IP）+ 8位位移量 其中：（IP）的值为JXXX指令下一条指令 的地址，8位位移