C语言复习资料分析

1、第第2 2章章 微处理器指令系统微处理器指令系统教学重点教学重点 8088/8086的寻址方式的寻址方式 8088/8086的基本指令的基本指令 数据传送数据传送 加减运算加减运算 逻辑运算、移位逻辑运算、移位 控制转移、功能调用控制转移、功能调用 汇编语言程序段汇编语言程序段2.1 微处理器的内部结构微处理器的内部结构 从应用角度（不是从内部工作原理）展开从应用角度（不是从内部工作原理）展开 8088/80868088/8086的功能结构的功能结构 8088/80868088/8086的寄存器结构的寄存器结构 8088/80868088/8086的存储器结构的存储器结构 为学习指令系统打好基

2、础为学习指令系统打好基础例如：例如：关心用户关心用户“可编程可编程”寄存器，寄存器，不关心无法操纵的不关心无法操纵的“透明透明”寄存器寄存器问题：为什么选择问题：为什么选择8088/8086？ 简单、容易理解掌握简单、容易理解掌握 与目前的与目前的P3、P4向下兼容，形成向下兼容，形成x86体系体系 16/准准16位位CPU 16/8位外部数据总线位外部数据总线 20位外部地址总线位外部地址总线 40根引脚根引脚 4.77MHz时钟时钟 集成度集成度2.9万万 3 m工艺工艺 1981年，年，IBM推出以推出以8088为为CPU的的 IBM PC8086/8088的基本情况的基本情况 2.1.

3、2 8088/8086的功能结构的功能结构 8088的的内部结构内部结构从功能上分成两个单元从功能上分成两个单元1. 总线接口单元总线接口单元BIU管理管理8088与系统总线的接口与系统总线的接口负责负责CPU对存储器和外设进行访问对存储器和外设进行访问2. 执行单元执行单元EU负责指令的译码、执行和数据的运算负责指令的译码、执行和数据的运算 两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以以并行执行并行执行，实现指令预取（，实现指令预取（指令读取和执行指令读取和执行的流水线操作的流水线操作）2.1.3 8088/8086的寄存器结构的寄存器结构 8088/8

4、086的寄存器组有的寄存器组有 8个通用寄存器个通用寄存器 4个段寄存器个段寄存器 1个标志寄存器个标志寄存器 1个指令指针寄存器个指令指针寄存器它们均为它们均为1616位位! !图示图示 汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器 所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用1. 通用寄存器通用寄存器 8088有有8个通用的个通用的16位寄存器位寄存器（1）数据寄存器）数据寄存器: AX BX CX DX（2）变址寄存器）变址寄存器: SI DI（3）指针寄存器）指针寄存器: BP SP 4个数据寄存器还可以分成高个数据寄存器

5、还可以分成高8位和低位和低8位两个独位两个独立的寄存器，这样又形成立的寄存器，这样又形成8个通用的个通用的8位寄存器位寄存器AX： AH ALBX： BH BLCX： CH CLDX： DH DL（1）数据寄存器）数据寄存器 AX称为称为累加器累加器（Accumulator）使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等息等 BX称为称为基址寄存器基址寄存器（Base address Register）常用做存放存储器地址常用做存放存储器地址 CX称为称为计数器计数器（Counter）作为循环和串操作等指令中的隐含计数器作为循环和串操作等指

6、令中的隐含计数器 DX称为称为数据寄存器数据寄存器（Data register）常用来存放双字长数据的高常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址位，或存放外设端口地址（2）变址寄存器）变址寄存器 16位变址寄存器位变址寄存器SI和和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址常用于存储器变址寻址方式时提供地址 SI是源地址寄存器（是源地址寄存器（Source IndexSource Index） DI是目的地址寄存器（是目的地址寄存器（Destination IndexDestination Index） 在串操作类指令中，在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的用法还有较特殊的用法 现

7、在不必完全理解，以后会详细展开现在不必完全理解，以后会详细展开（3）指针寄存器）指针寄存器 指针寄存器用于寻址内存指针寄存器用于寻址内存堆栈堆栈内的数据内的数据 SP为堆栈指针寄存器（为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示堆栈段指示堆栈段栈顶的位置（偏移地址）栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（为基址指针寄存器（Base Pointer），表示数据在），表示数据在堆栈段中的基地址堆栈段中的基地址 SP和和BP寄存器与寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址栈段中的存储单元地址堆栈堆栈（Stack）是主存中一个特殊的）是主存中一个特

8、殊的区域，采用区域，采用“先进后出先进后出”或或“后进先出后进先出”存取操作方式、而不是随机存取方式。存取操作方式、而不是随机存取方式。用用8088/80868088/8086形成的微机系统中，堆形成的微机系统中，堆栈区域被称为堆栈段栈区域被称为堆栈段2. 指令指针寄存器指令指针寄存器 IP（Instruction Pointer）为指令指针寄存器，）为指令指针寄存器，指示主存储器指令的位置指示主存储器指令的位置 随着指令的执行，随着指令的执行，IP将自动修改以指示下一条将自动修改以指示下一条指令所在的存储器位置指令所在的存储器位置 IP寄存器是一个寄存器是一个专用专用寄存器寄存器 IP寄存器

9、与寄存器与CS段寄存器联合使用以确定下一条段寄存器联合使用以确定下一条指令的存储单元地址指令的存储单元地址3. 标志寄存器标志寄存器 标志标志（Flag）用于反映指令执行结果或控）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式制指令执行形式 8088处理器的各种标志形成了一个处理器的各种标志形成了一个16位的位的标志寄存器标志寄存器FLAGS（程序状态字（程序状态字PSW寄寄存器）存器） 程序设计需要利用标志的状态程序设计需要利用标志的状态标志寄存器标志寄存器-分类分类 状态标志状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它许多指令的执行都将相应

10、地设置它CF ZF SF PF OF AF 控制标志控制标志可由程序根据需要用指令设置，用可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式于控制处理器执行指令的方式DF IF TFOF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0标志寄存器标志寄存器FLAGS进位标志进位标志CF（Carry Flag） 当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置位（减法）时，进位标志置1，即，即CF1； 否则否则CF03AH + 7CHB6H，没有进位：，没有进位：CF = 0AAH + 7CH（1）26H，有进位：

11、，有进位：CF = 1零标志零标志ZF（Zero Flag） 若运算结果为若运算结果为0，则，则Z F1；否则否则Z F03AH7CHB6H，结果不是零：，结果不是零：Z F084H7CH（1）00H，结果是零：，结果是零：Z F1 注意：注意：ZF为为1表示的结果是表示的结果是0符号标志符号标志SF（Sign Flag） 运算结果最高位为运算结果最高位为1，则，则SF1； 否则否则SF03AH7CHB6H，最高位，最高位D71：SF184H7CH（1）00H，最高位，最高位D70：SF0有符号数据用最高有效位表示数据的符号有符号数据用最高有效位表示数据的符号所以，最高有效位就是符号标志的状态

12、所以，最高有效位就是符号标志的状态奇偶标志奇偶标志PF（Parity Flag） 当运算结果最低字节中当运算结果最低字节中“1”的个数为零或的个数为零或偶数时，偶数时，PF1；否则；否则PF03AH7CHB6H10110110B结果中有结果中有5个个“1”，是奇数：，是奇数：PF0PF标志仅反映最低标志仅反映最低8位中位中“1”的个数是的个数是偶或奇，即使是进行偶或奇，即使是进行16位字操作位字操作溢出标志溢出标志OF（Overflow Flag） 若算术运算的结果有溢出，则若算术运算的结果有溢出，则OF1； 否则否则 OF03AH + 7CHB6H，产生溢出：，产生溢出：OF1AAH + 7

13、CH（1）26H，没有溢出：，没有溢出：OF0什么是溢出什么是溢出? 处理器内部以补码表示有符号数处理器内部以补码表示有符号数 8位表达的整数范围是：位表达的整数范围是：127 128 16位表达的范围是：位表达的范围是：32767 32768 如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出 有溢出，说明有符号数的运算结果不正确有溢出，说明有符号数的运算结果不正确3AH7CHB6H，就是，就是58124182，已经超出，已经超出128127范围，产生溢出，故范围，产生溢出，故OF1；补码；补码B6H表达真值是表达真值是74，显然运算结果也不正确，显然运算结果也不正

14、确 B6H10110110B，最高位为，最高位为1，作为有符号数是负数作为有符号数是负数 对对B6H求反加求反加1等于：等于：01001001B101001010B4AH74 所以，所以，B6H表达有符号数的真值为表达有符号数的真值为74溢出和进位的区别溢出和进位的区别 溢出标志溢出标志OF和进位标志和进位标志CF是两个意义不是两个意义不同的标志同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否超出进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确范围，运算结果仍然正确 溢出标志表示有符号数运算结果是否超出溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确范围，运算结果已经不正确溢出

15、和进位的对比溢出和进位的对比例例1：3AH7CHB6H无符号数运算：无符号数运算：58124182范围内，无进位范围内，无进位有符号数运算：有符号数运算： 58124182范围外，有溢出范围外，有溢出例例2：AAH7CH（1）26H无符号数运算：无符号数运算：170124294范围外，有进位范围外，有进位有符号数运算：有符号数运算：8612428范围内，无溢出范围内，无溢出溢出和进位的应用场合溢出和进位的应用场合 处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，；同时，根据是否超出有符号数的

16、范围设置溢出标志根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出注意是否溢出溢出的判断溢出的判断 判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：判断运算结果是否溢出有一个简单的规则： 只有当两个相同符号数相加（包括不同符号数只有当两个相同符号数相加（包括不同符号数相减），而运算结果的符号与原数据符号相反相减），而运算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因

17、为，此时的运算结果显然不时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确正确 其他情况下，则不会产生溢出其他情况下，则不会产生溢出例例1：3AH7CHB6H溢出溢出例例2：AAH7CH无溢出无溢出例例3：3AH7CH无溢出无溢出例例4：AAH7CH2DH溢出溢出辅助进位标志辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）3AH7CHB6H，D3有进位：有进位：AF1这个标志主要由处理器内部使用，这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心用户一般不必关心 运算时运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，位（低半字节）有进位或借

18、位时，AF1；否则；否则AF 0方向标志方向标志DF（Direction Flag） 用于串操作指令中，控制地址的变化方向：用于串操作指令中，控制地址的变化方向： 设置设置DF0 0，存储器地址自动增加；，存储器地址自动增加； 设置设置DF1 1，存储器地址自动减少，存储器地址自动减少CLD 指令复位方向标志：指令复位方向标志：DF0STD 指令置位方向标志：指令置位方向标志：DF1中断允许标志中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag） 控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应：控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应： 设置设置IF1，则允许中断；，则允许中断； 设置设置IF0，则禁

19、止中断，则禁止中断CLI 指令复位中断标志：指令复位中断标志：IF0STI 指令置位中断标志：指令置位中断标志：IF1陷阱标志陷阱标志TF（Trap Flag） 用于控制处理器进入单步操作方式：用于控制处理器进入单步操作方式： 设置设置TF0，处理器正常工作；，处理器正常工作； 设置设置TF1，处理器单步执行指令，处理器单步执行指令单步执行指令单步执行指令处理器在处理器在每条指令执行结每条指令执行结束束时，便产生一个编号为时，便产生一个编号为1的内部中断的内部中断这种内部中断称为这种内部中断称为单步中断单步中断所以所以TF也称为也称为单步标志单步标志 利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试利用

20、单步中断可对程序进行逐条指令的调试 这种逐条指令调试程序的方法就是这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试单步调试2.1.4 8088/8086的存储器结构的存储器结构 存储器存储器是计算机存储信息的地方。掌握数据是计算机存储信息的地方。掌握数据存储存储格式格式，以及存储器的，以及存储器的分段管理分段管理对以后的汇编程序对以后的汇编程序设计非常重要设计非常重要 你能区别你能区别寄存器寄存器、存储器存储器(主存主存)、外存外存(包括硬盘、包括硬盘、光盘、磁带等存储介质光盘、磁带等存储介质)吗？吗？答案答案寄存器、存储器和外存的区别寄存器、存储器和外存的区别 寄存器寄存器是微处理器（是微处理器（CP

21、U）内部）内部暂存数据暂存数据的存储的存储单元，以名称表示，例如：单元，以名称表示，例如：AX，BX.等等 存储器存储器也就是平时所说的也就是平时所说的主存主存，也叫，也叫内存内存，可直，可直接与接与CPU进行数据交换。主存利用地址区别进行数据交换。主存利用地址区别 外存外存主要指用来长久保存数据的外部存储介质，主要指用来长久保存数据的外部存储介质，常见的有硬盘、光盘、磁带、常见的有硬盘、光盘、磁带、U盘等。外存的数据盘等。外存的数据只能通过主存间接地与只能通过主存间接地与CPU交换数据交换数据 程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要程序及其数据可以长久存放在外存，在运行需要时才进入主存时

22、才进入主存1. 数据的存储格式数据的存储格式 计算机中信息的单位计算机中信息的单位 二进制位二进制位Bit：存储一位二进制数：存储一位二进制数：0或或1 字节字节Byte：8个二进制位，个二进制位，D7D0 字字Word：16位，位，2个字节，个字节，D15D0 双字双字DWord：32位，位，4个字节，个字节，D31D0 最低有效位最低有效位LSB：数据的最低位，：数据的最低位，D0位位 最高有效位最高有效位MSB：数据的最高位，对应字节、：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指字、双字分别指D7、D15、D31位位图示图示存储单元及其存储内容存储单元及其存储内容 每个存储单元都有一个编号；

23、被称为每个存储单元都有一个编号；被称为存储器地址存储器地址 每个存储单元存放一个字节的内容每个存储单元存放一个字节的内容图示图示0002H单元存放有一个数据单元存放有一个数据34H表达为表达为0002H34H多字节数据存放方式多字节数据存放方式 多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元：多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元： 存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址；存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址； 表达时，用它的低地址表示多字节数据占据的地址空间。表达时，用它的低地址表示多字节数据占据的地址空间。图图2-5中中0002H“字字”单元的内容为：单元的内容为：0002H = 1

24、234H0002H号号“双字双字”单元的内容为：单元的内容为：0002H = 78561234H 80 x86处理器采用处理器采用“低对低、高对高低对低、高对高”的的存 储 形 式 ， 被 称 为存 储 形 式 ， 被 称 为 “ 小 端 方 式小 端 方 式 L i ttl e Endian”。 相对应还存在相对应还存在“大端方式大端方式Big Endian”。图示图示数据的地址对齐数据的地址对齐 同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等（地址、双字单元地址等等（视具体情况来确定视具体情况来确定） 字单元安排在字单元安排在偶地

25、址偶地址（xxx0B）、双字单元安排）、双字单元安排在在模模4地址地址（xx00B）等，被称为）等，被称为“地址对齐地址对齐（Align）” 对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间外的访问存储器时间 应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度2. 存储器的分段管理存储器的分段管理 8088CPU8088CPU有有2020条地址线条地址线 最大可寻址空间为最大可寻址空间为2 220201 1MB 物理地址范围从物理地址范围从0000000000HFFFFFH存在的问题存在的问题 CPU字长为

26、字长为16位，其位，其IP只能存放只能存放16位地址位地址 如何利用如何利用16位直接寻址能力来访问位直接寻址能力来访问20位地址空位地址空间？间？解决办法解决办法 8088CPU将将1MB空间分成许多空间分成许多逻辑段（逻辑段（Segment） 每个段最大限制为每个段最大限制为64KB 段地址的低段地址的低4位为位为0000B 这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，还具有多个逻辑地址还具有多个逻辑地址物理地址和逻辑地址物理地址和逻辑地址 8088CPU存储系统中，对应每个物理存储单存储系统中，对应每个物理存储单元都有一个唯一的元都有一个唯

27、一的20位编号，就是物理地址，从位编号，就是物理地址，从00000H FFFFFH 分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式为为段基地址段基地址 : : 段内偏移地址段内偏移地址分隔符分隔符物理地址物理地址 14700H逻辑地址逻辑地址 1460H:100H逻辑地址逻辑地址 段地址段地址说明逻辑段在主存中的起始位置说明逻辑段在主存中的起始位置 8088规定段地址必须是模规定段地址必须是模16地址：地址：xxxx0H 省略低省略低4位位0000B，段地址就可以用，段地址就可以用16位数据表位数据表示，就能用示，就能用16位段寄存器位段寄存器表达段地址表达段地址

28、 偏移地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移说明主存单元距离段起始位置的偏移量量 每段不超过每段不超过64KB，偏移地址也可用，偏移地址也可用16位位数据表数据表示示物理地址和逻辑地址的转换物理地址和逻辑地址的转换 将逻辑地址中的段地址左移将逻辑地址中的段地址左移4位，加上偏位，加上偏移地址就得到移地址就得到20位物理地址位物理地址 一个物理地址可以有多个逻辑地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址逻辑地址1460:100，1380:F00物理地址物理地址14700H 14700H14600H 100H14700H13800H F00H14700H段地址左移段地址左移4位位加上偏移地址

29、加上偏移地址得到物理地址得到物理地址3. 段寄存器段寄存器 8088有有4个个16位段寄存器位段寄存器 CS（代码段）指明（代码段）指明代码段代码段的起始地址的起始地址 SS（堆栈段）指明堆栈段的起始地址（堆栈段）指明堆栈段的起始地址 DS（数据段）指明数据段的起始地址（数据段）指明数据段的起始地址 ES（附加段）指明附加段的起始地址（附加段）指明附加段的起始地址 每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途址，每种逻辑段均有各自的用途代码段寄存器代码段寄存器CS（Code Segment） 代码段用来存放程序的指令序列代码段用来存放

30、程序的指令序列 代码段寄存器代码段寄存器CS存放代码段的段地址存放代码段的段地址 指令指针寄存器指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址指示下条指令的偏移地址 处理器利用处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令取得下一条要执行的指令堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS（Stack Segment） 堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段确定堆栈所在的主存区域 堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址存放堆栈段的段地址 堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址指示堆栈栈顶的偏移地址 处理器利用处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据操作堆栈顶的数据数据段寄存器数据段寄存器DS（Data S

31、egment） 数据段存放运行程序所用的数据数据段存放运行程序所用的数据 数据段寄存器数据段寄存器DS存放数据段的段地址存放数据段的段地址 各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操）得到存储器中操作数的偏移地址作数的偏移地址 处理器利用处理器利用DS:EA存取数据段中的数据存取数据段中的数据附加段寄存器附加段寄存器ES（Extra Segment） 附加段是附加的数据段，也保存数据：附加段是附加的数据段，也保存数据： 附加段寄存器附加段寄存器ESES存放附加段的段地址存放附加段的段地址 各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EAEA）得到存储器中操

32、）得到存储器中操作数的偏移地址作数的偏移地址 处理器利用处理器利用ES:EA存取附加段中的数据存取附加段中的数据 串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域区域如何分配各个逻辑段如何分配各个逻辑段 程序的程序的指令指令序列必须安排在代码段序列必须安排在代码段 程序使用的程序使用的堆栈堆栈一定在堆栈段一定在堆栈段 程序中的程序中的数据数据默认是安排在数据段，也经默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段必须是附加段 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中任何一种逻辑段中演示演示段超越前缀指令段超越前缀指令 没有指明时，一般的数据访问在没有指明时，一般的数据访问在DS段；使段；使用用BP访问主存，则在访问主存，则在SS段段 默认的情况允许改变，需要使用段超越前默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令；缀指令；8088指令系统中有指令系统中有4个：个： CS:；代码段超越，使用代码段的数据；代码段超越，使用代