微原CH3 微处理器指令系统

1、NUIST第第3 3章章 80X8680X86微处理器指令系统微处理器指令系统2NUIST主要内容主要内容3隐含于 机器指令内3.1 3.1 寻址方式寻址方式处理的数据在什么地方 ?要处理的数据有多长 ?操作码 操作数操作数指令的一般格式：43.1 3.1 寻址方式寻址方式v操作码： 指计算机所要执行的操作，是一种助记符。v操作数 在指令执行操作的过程中所需要的数据。该字段可以是操作数本身操作数本身，也可以是操作数地址地址或是地址的一部分，还可以是指向操作数地址的指针指针或其它有关操作数的信息。 如何寻找操作数就是寻址方式 5立即寻址立即寻址汇编指令机器码用C语言描述MOV AX,10HB81

2、000H(AX)=16MOV AL,28HB028H(AL)=40操作数直接放在指令中，紧跟在操作码后，与操作码一起放在代码段 6寄存器寻址寄存器寻址汇编指令机器码用C语言描述 指令执行前数据的位置 MOV AX,BXB81000H (AX)=(BX)CPU内寄存器MOV AL,BLB028H(AL)=(BL)CPU内寄存器操作数包含在CPU的内部寄存器中，如寄存器AX、BX、CX、DX等。寄存器可以是8位或者16位。7直接寻址直接寻址汇编指令机器码指令执行前数据的位置 MOV AX,2A10200H 内存的DS:2 3单元 MOV AL,2A00200H 内存的DS:2单元MOV BX,ES

3、:28B1E0200H 内存的ES:2 3单元指令要处理的数据在内存中，地址为段地址(SA):偏移地址(EA)。 8直接寻址直接寻址MOV AX,29直接寻址直接寻址MOV AL,210寄存器间接寻址寄存器间接寻址v 操作数在内存中，操作数地址的16位偏移地址包含在以下寄存器SI、DI、BP、BX中。分成两种情况： 以SI、DI、BX间接寻址，则通常操作数在现行数据段区域中，此时（DS）16+REG 为操作数的地址，REG表示寄存器可以是SI、DI、BX。 以寄存器BP间接寻址，操作数在堆栈段中。即（SS）16+（BP）作为操作数的地址。11寄存器间接寻址寄存器间接寻址MOV SI，1000H

4、MOV AX，SI12寄存器相对寻址寄存器相对寻址v 操作数在存储器中,由指定的寄存器内容，加上指令中给出的8位或16位偏移量作为操作数的偏移地址。v 寄存器为四个寄存器SI、DI、BX、BP之一 寻址方式含义BX+idata/idataBXEA=(BX)+idata,SA=(DS)SI+idata/idataSIEA=(SI)+idata,SA=(DS)DI+idata/idataDIEA=(DI)+idata,SA=(DS)BP+idata/idataBPEA=(BP)+idata,SA=(SS)13寄存器相对寻址寄存器相对寻址MOV BX，1000HMOV AX，BX+1 14基址加变址

5、寻址基址加变址寻址操作数在存储器中其偏移地址由（基址寄存器）（变址寄存器）形成基址寄存器BX(数据段)，BP(堆栈段) 变址寄存器SI、DI 寻址方式含义BX+SI/ BXSIEA=(BX)+(SI),SA=(DS)BX+DI/ BXDIEA=(BX)+(DI),SA=(DS)BP+SI/ BPSIEA=(BP)+(SI),SA=(SS)BP+DI/ BXDIEA=(BP)+(DI),SA=(SS)15基址加变址寻址基址加变址寻址MOV BX，1000H（赋基址）MOV SI，1 （赋变址）MOV AX，BX+SI 16相对基址变址寻址相对基址变址寻址操作数在存储器中偏移地址:（基址寄存器）（

6、变址寄存器）相对偏移量寻址方式含义BX+SI+idata/idataBXSIEA=(BX)+(SI)+idata,SA=(DS)BX+DI+idata/idataBXDIEA=(BX)+(DI)+idata,SA=(DS)BP+SI+idata/idataBPSIEA=(BP)+(SI)+idata,SA=(SS)BP+DI+idata/idataBXDIEA=(BP)+(DI)+idata,SA=(SS)17相对基址变址寻址相对基址变址寻址MOV BX，1000HMOV SI，1MOV AX，BX+SI+1 18寻址方式小结寻址方式小结v 从直接寻址方式开始的寻址方式中，操作数都存放在除代码

7、段以外的内存区域中，通过求得操作数所在的有效地址，取得操作数。比较这几种寻址方式： idata用一个常量来表示地址，可以用于直接定位一个内存单元； BX用一个变量来表示内存地址，可以用于间接定位一个内存单元； BX+idata用一个变量和常量来表示地址，可以在一个起始地址的基础上用变量间接定位一个内存单元； BX +SI用两个变量表示地址； BX + SI +idata用两个变量和一个常量表示地址。193.2 3.2 指令系统指令系统数据传送指令1 1算术运算指令2 2逻辑运算指令3 3移位指令和循环移位指令4 4处理器控制指令5 5203.2 3.2 指令系统指令系统数据传送指令1 1算术运

8、算指令2 2逻辑运算指令3 3移位指令和循环移位指令4 4处理器控制指令5 5213.2.1 3.2.1 数据传送指令数据传送指令MOV指令栈指令交换指令累加器专用传送指令地址传送指令标志位传送指令22功能： CPU 内部寄存器之间数据的任意传送(除 CS 和 IP） 立即数传送到 CPU 内部的通用寄存器组(AX BX CX DX BP SP SI DI) CPU 内部寄存器（除 CS 和 IP)与存储器之间的数据传送 用立即数给存储器单元赋值MOV MOV 指令指令23MOV MOV 指令指令格式：MOV DST，SRC; (DST)(SRC)说明：MOV 是操作码，DST和SRC分别是目

9、的操作数和源操 作数。执行后，目的操作数改变，源操作数不变。 指令格式举例MOV REG，idataMOV AX, 8 MOV REG，REGMOV BX, AXMOV REG，MEMMOV AX, 0MOV MEM，REGMOV 0, AX24MOV MOV 指令指令格式：MOV DST，SRC; (DST)(SRC)说明：MOV 是操作码，DST和SRC分别是目的操作数和源操 作数。执行后，目的操作数改变，源操作数不变。 指令格式举例MOV SREG，REGMOV DS, AXMOV REG，SEGMOV AX, DSMOV SREG，MEMMOV DS, 0MOV MEM，SREGMOV

10、 0, DSMOV MEM，idataMOV BYTE PTR 0000H, 01H25MOV MOV 指令指令v存储器传送指令中，不允许对CS和IP进行操作；v不允许两个存储器操作数之间直接进行信息传送v两个段寄存器之间不能直接传送信息，也不允许用立即寻址方式为段寄存器赋初值v目的操作数，不能用立即寻址方式；v操作数类型要匹配，字对字，字节对字节传送。26MOV IP, 0010HMOV CS, AXMOV 1230H, 0010HMOV AX, 0010H,MOV 1230H, AXMOV DS, SSMOV DS, 1000HMOV 1234H，AXMOV BX,ALMOV MOV 指令

11、指令27栈指令栈指令栈是一种具有特殊访问方式的存储空间，它的特殊性就在于，最后进入这个空间的数据最先出去(后进先出) 1234在基于8086CPU编程的时候，可以通过指令将一段内存当作栈来使用。栈空间的使用是从高地址往低地址方向的。 栈底栈顶28栈指令栈指令 问题：问题：回忆寄存器SS和SP的作用是什么任意时刻SS:SP指向栈顶元素。 29栈指令栈指令PUSH和POP指令指令格式说明PUSH REG将一个寄存器中的数据入栈 PUSH SREG将一个段寄存器中的数据入栈PUSH MEM将内存单元处的字入栈POP REG将栈顶的数据送入一个寄存器中 POP SREG将栈顶的数据送入一个段寄存器中P

12、OP MEM将栈顶的数据送入内存单元两个操作都是以字字为单位进行的 30栈指令栈指令PUSH AX的执行过程（1）(SP)= (SP)2，SS:SP指向当前栈顶前面的单元，以当前栈顶上面的单元为新的栈顶;（2）将AX中的内容送入SS:SP指向的内存单元处，此时SS:SP指向新栈顶。1234AX31栈指令栈指令POP BX的执行过程（1）将SS:SP指向的内存单元处的一个字数据送入BX中 ;（2） (SP)= (SP) +2，SS:SP指向当前栈顶下面的单元，以当前栈顶下面的单元为新的栈顶 1234BX32栈指令栈指令栈指令与MOV指令的区别v PUSH和POP指令访问的内存单元地址不是在指令中

13、给出的，而是由SS:SP指出的；v CPU执行MOV指令只需要一步操作；v 而执行PUSH和POP指令则要分两步，先修改SP，然后向SS:SP传送，或先取SS:SP处的数据，后改变SP。33交换指令交换指令交换指令XCHG的作用是把一个字节或一个字的源操作数与目的操作数相交换 指令格式举例XCHG REG，REGXCHG CL，BLXCHG REG，MEMXCHG BX，0XCHG MEM，REGXCHG 0，BX34交换指令交换指令v 交换能在通用寄存器与累加器之间、通用寄存器之间、通用寄存器与存储器之间进行v 但段寄存器和立即数不能作为一个操作数，不能在累加器之间进行。v 如果需要交换两个

14、内存操作数，需要使用一个寄存器作为临时存储容器，并把MOV指令和XCHG指令结合起来使用 MOV AX, 0100H XCHG AX, 1000H MOV 0100H, AX 35累加器专用传送指令累加器专用传送指令 IN指令 从I/O端口输入数据至AL或AX 指令格式含义IN AL，port(AL)(port)IN AX，port(AX) (port+1)(port)IN AL，DX(AL)(DX)IN AX，DX(AX)(DX+1),(DX)Port是用8位立即数表示的端口号（I/O口地址表达式）36累加器专用传送指令累加器专用传送指令OUT 指令 将AL或AX中的内容传送到一个输出端口

15、指令格式含义OUT port，AL(AL) (port)OUT port，AX(AX)(port +1)(port)OUT DX，AL(AL)(DX)OUT DX，AX(AX)(DX+1)(DX)若端口地址超过255时，则必须用DX保存端口地址，这样用DX作端口寻址最多可寻找64K个端口。 37XLATXLAT指令指令一般格式XLAT ； ( AL)=(DS ) 16(BX ) +（AL )要求：寄存器AL的内容作为一个256字节的表的下标；表的基地址在BX中；转换后的结果存放在AL中. 38XLATXLAT指令指令MOV AX，SEG TABLE；取TABLE的段地址MOV DS，AXMOV

16、 BX，OFFSET TABLE；取TABLE的偏移地址MOV AL，06HXLAT举例：0AL39地址传送指令地址传送指令 LEA REG，SRC功能：把源操作数SRC的地址偏移量传送至寄存器REG。 要求：源操作数的寻址方式不能是立即数和寄存器方式；目的操作数必须是一个16位的通用寄存器,但不能是段寄存器。 LEA AX，SI+20H MOV AX，SI+20H0120HAX01ABAX假设(SI)=0100H，(DS)=0200H 40地址传送指令地址传送指令LDS REG16，SRC 功能：将源操作数SRC的的段地址和偏移地址分别送入DS和指令所指出的寄存器REG16中 要求：源操作数

17、的寻址方式不能是立即数和寄存器方式；目的操作数是不能是段寄存器。 LES REG16，SRC 这条指令除将地址指针的段地址部分送入ES外，与LDS类似 41标志位传送指令标志位传送指令LAHF 功能：(AH)(FLAGS的低字节)，即将标志寄存器的低字节送寄存器AH，即状态标志位SF、ZF、AF、PF、CF分别送AH的D7、D6、D4、D2、D0位，而AH的第D5、D3、D1位任意。42标志位传送指令标志位传送指令SAHF 功能：(FLAGS的低字节) (AH) ，即将寄存器AH送标志寄存器的低字节，即根据AH的D7、D6、D4、D2、D0位相应设置SF、ZF、AF、PF、CF标志 。43标志

18、位传送指令标志位传送指令PUSHF 功能：(SP)(SP)2，(SP),(SP)+1)(FLAGS)，即将标志寄存器的内容压入堆栈，同时栈顶指针SP减2。 这条指令可用保护调用过程以前的标志寄存器的值。 44标志位传送指令标志位传送指令POPF功能：(FLAGS)(SP),(SP)+1)，(SP)(SP)+2，即将栈顶字单元内容送标志寄存器，同时栈顶指针SP加2。 该指令用于在过程返回以后恢复标志状态。 453.2 3.2 指令系统指令系统数据传送指令1 1算术运算指令2 2逻辑运算指令3 3移位指令和循环移位指令4 4处理器控制指令5 5463.2.2 3.2.2 算术运算指令算术运算指令加

19、法指令减法指令乘除法指令符号扩展指令十进制调整指令47加法指令：加法指令：ADDADDADD指令 ADD DST，SCR；(DST)(DST) + (SCR)指令格式举例ADD REG，idataADD AX, 8ADD REG，REGADD AX, BXADD REG，MEMADD AX, 0ADD MEM，REGADD 0, ALADD MEM，idataADD WORD PTR0000H, 1234H 目标操作数不能是目标操作数不能是DREG, idata，源操，源操作数不能是作数不能是DREG注意标志寄存器状态注意标志寄存器状态48加法指令：加法指令：ADCADCADC DST，SCR

20、；(DST)(DST) + (SCR)+(CF)例：将存储在DS:0000处的4字节数12345678H与DS:0010处的4字节数00ABCDEFH相加，结果放在DS:0020处 作用：用于多字节相加，低8/16位向高8/16位进位49加法指令：加法指令：ADCADC78563412EFCDAB006724 5 6 7 8 H+ C D E F H1 2 4 6 7 HCF=10001 H0000 H0003H0002H0011 H0010 H0013 H0012 H0021 H0020 H0023 H0022 H78563412EFCDAB006724E012 1 2 3 4 H+ 0 0

21、 A B H1 2 E 0 H0001H0000 H0003H0002H0011H0010 H0013H0012H0021H0020H0023 H0022 H1CF50MOVAX, 0000HADD AX, 0010H；低2字节相加MOV0020H, AX；低2字节相加结果送DS:0020H处MOVAX, 0002H；取高2字节数据ADC AX, 0012H; 高2字节相加MOV0022H, AX；高2字节相加结果送DS:0022H处和C语言比较？51加法指令：加法指令：INCINCINC DST ；(DST)(DST) +1指令格式举例INC REG16INC AXINC REG8INC B

22、LINC MEMINC VAR；VAR是变量INC指令对标志寄存器（FR）有影响，但不影响CF的值注意注意52减法指令减法指令SUB指令指令 SUB DST，SCR；(DST)(DST) (SCR) SBB指令指令 SBB DST，SCR；(DST)(DST) (SCR)(CF) DEC指令指令 DEC DST；(DST)(DST) 1 对标志寄存器的影响对标志寄存器的影响DEC指令对标志寄存器（FR）有影响，但不影响CF的值注意注意53减法指令减法指令NEG指令指令 NEG DST；(DST) 0(DST) CMP指令指令 CMP DST，SCR； (DST)(SCR) 完成两个操作数相减，

23、使结果反映在标志位上，但并不送回结果(即不带回送的减法)。比较指令主要用于比较两个数之间的关系。 DEC指令对标志寄存器（FR）有影响，一般CF=1；DST不能是 idata 和 DREG注意注意54乘法指令（除法指令）乘法指令（除法指令）有符号乘/除法指令 MUL / DIV：以补码表示 无符号乘/除法指令 IMUL / IDIV p 乘/除法指令中的目的操作数的为隐含的寻址方式，只 能是累加器 AX 或 AL；p 源操作数可以是 idata 和 DREG 以外的任意寻址方式55乘法指令乘法指令无符号乘法指令无符号乘法指令MUL MUL SRC 若SRC为字节，则默认被乘数在AL中，得到的1

24、6位积默认在AX中，即： (AX)(AL)(SRC)若SRC为字，则默认被乘数在AX中，得到的32位积默认在DX，AX中，即： (DX，AX)(AX)(SRC)MUL指令影响CF位和OF位，若相乘后的结果中高16位(16位乘法)或高8位(8位乘法)均为0时，CF和OF均被置为0，否则CF和OF均被置为1。 56符号扩展指令符号扩展指令应该将长度短的数扩展成与长度长的数位数相同后再计算。 BX=0081H; +129AL=80H; -128字数据与字节数据之间的运算如何进行？问题的提出BX=0081H; +129AX=FF80H; -128符号扩展57符号扩展指令符号扩展指令字节扩展指令 CBW

25、 该指令执行时将AL的符号扩展到AH，即若D7=0，则AH=0；否则AH=0FFH。 字扩展指令 CWD 该指令执行时将AX的符号扩展到DX，即若D15=0，则DX=0；否则DX=0FFFFH。 CBWADD AX，BXBX=0101H; +129AL=10H; -128操作对象只能是累加器操作对象只能是累加器58乘法指令乘法指令带符号乘法指令带符号乘法指令IMUL IMUL SRC 同MUL一样可以进行字节与字节、字和字的乘法运算。结果放在AX或DX，AX中。当结果的高半部分不是结果的低半部分的符号扩展(见CWB和CWD指令)时，标志位CF和OF将置位。 例子例子59乘法指令乘法指令0 1

26、1 0 1 1 1 10 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0CBWCF、 OF 置位0 0 0 0 0 0 0 0AHALBL0 0 0 0 1 1 0 10 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0AHCF、 OF 复位60除法指令除法指令无符号数除法指令 DIV DIV SRC 若SRC为字节，则默认被除数在AX中，得到的8位商在

27、AL中余数在AH中，即：(AX)(SRC)AL,AH若SRC为字，则默认被除数在DX，AX中，得到的16位商在AX中余数在DX中，即：(DX, AX)(SRC)AX,DX 如果除数为零，或商的结果超出相应寄存器的范围，则在内部产生一个类型0的中断。 61除法指令除法指令带符号数除法指令 IDIV IDIV SRC 执行过程同DIV指令，但IDIV指令认为操作数的最高位为符号位，除法运算的结果商的最高位也为符号位。 62十进制调整指令十进制调整指令 十进制数25D 压缩BCD数25H 非压缩BCD数0205H 指令格式指令说明DAA压缩的BCD码加法调整DAS压缩的BCD码减法调整AAA非压缩的

28、BCD码加法调整AAS非压缩的BCD码减法调整AAM乘法后乘法后的BCD码调整AAD除法前除法前的BCD码调整二进制二进制调整为调整为BCDBCD调调整为二整为二进制进制63十进制调整指令十进制调整指令举例 AL=28H，BL=68H ADD AL，BLDAAAL=90H AL=96H AL=07H，BL=09H AAMAX=003FH AX=0603H MOV AX, 0307H AAD MOV BL, 5 DIV BL 请分析以下指令的执行结果MUL BLBCD码进行乘除运算时，码进行乘除运算时，固定地使用固定地使用 AAM (MUL 之之后）和后）和 DAA（除法之前）（除法之前）643

29、.2 3.2 指令系统指令系统数据传送指令1 1算术运算指令2 2逻辑运算指令3 3移位指令和循环移位指令4 4处理器控制指令5 5653.2.3 3.2.3 逻辑运算指令逻辑运算指令AND指令OR指令XOR指令TEST指令NOT指令66AND AND 指令指令AND DST，SRC; (DST)(DST)(SRC) 对源操作数SRC和目的操作数DST进行按位的逻辑“与”运算，结果送回目的DST。 源操作数可以为立即数，通用寄存器和任一寻址方式所指定的内存单元;目的操作数可以为通用寄存器和任意寻址方式所指定的内存单元，但不允许是立即数;当源操作数不是立即数时，两个操作数中必须有一个是寄存器 (

30、即不能两个内存单元进行与操作）。 MOV AL，01100011BAND AL，00110011B执行后(AL)= 00100011B67AND AND 指令指令AND指令可以将操作对象的相应位设为0，其他位不变。 将AL的第3位设为0的指令是： AND AL，11110111B将AL的第0位设为0的指令是: AND AL，11111110B 将AL的低4位清零指令是： AND AL，0F0H AND指令提供了一种把小写字母转换成大写字母的简单方法。 0 1 1 0 0 0 0 1=61H（a）0 1 0 0 0 0 0 1=41H（A）只要将任何字符与1101111相与，则第5位被清零，其他

31、位不变。 68OR OR 指令指令OR DST，SRC; (DST)(DST)(SRC) 对源操作数SRC和目的操作数DST进行按位的逻辑“或”运算，结果送回目的DST。寻址方式和寻址方式和AND指令相同。指令相同。 MOV AL，01100011BOR AL，00110011B执行后(AL)= 01110011 BOR指令可以将操作对象的相应位设为1，其他位不变。 将AL的第3位设为1的指令是： OR AL，00001000B将AL的第0位设为1的指令是: OR AL，00000001B 将AL的低4位设为1的指令是： OR AL，0FH OR指令可以把09之间的整数转换成对应的ASCII码

32、数字字符，方法是把第4位和第5位置1。 69XOR XOR 指令指令XOR DST，SRC; (DST)(DST) (SRC) 对源操作数SRC和目的操作数DST进行按位的逻辑“异或”运算，结果送回目的DST。 MOV AL，01100011BXOR AL，00110011B执行后(AL)= 01010000BXOR指令可以将操作对象的相应位取反，其他位不变。 将AL的第3位设为1的指令是： XOR AL，00001000B将AL的第0位设为1的指令是: XOR AL，00000001B 将AL的低4位设为1的指令是： XOR AL，0FH 70TEST TEST 指令指令TEST OPR1，

33、OPR2 ; (OPR1)(OPR2) 对操作数OPR1和OPR2进行按位的逻辑“与”运算，结果只体现在标志位上，不改变操作数的值。TEST与AND的关系类似于CMP与SUB的关系。 利用TEST可以测试操作对象的相应位是否为0。 测试AL的第3位是否为0： TEST AL，00001000B 一般TEST指令后面会跟一个条件转移指令(见4.3.2节)。 课本有误71NOT NOT 指令指令对操作数DST的各位按位取反 MOV AL，01100011BNOT AL 执行后AL= 10011100 BOPRNOT DST; (OPR) (OPR)能用逻辑操作的尽量用逻辑操作，优化程序能用逻辑操作的尽量用逻辑操作，优化程序723.2 3.2 指令系统指令系统数据传送指令1 1算术运算指令2 2逻辑运算指令3 3移位指令和循环移位指令4 4处理器控制指令5 573移位指令移位指令SHL/SAL DST, CNT SHR DST, CNT 目的