微机系统与接口课件：CH2_1第二章微型计算机指令系统

1、第二章 微型计算机指令系统指令-微机算术、逻辑和控制功能的实现基础重点：*1、目标地址传送 *寻址方式 2、标志传送 3、转移控制（转移指令、过程调用、中断）1RISC/CISC-两种指令体系计算机精简指令计算机 (RISCReduced Instruction Set Computer) PowerPC, Alpha,ARM 指令简单，复杂功能代码,效率高 特点：指令种类很少，组合使用复杂指令计算机 (CISCComplex Instruction Set Computer) 变长编码， 种类多，代码利用率低例: 80X86/Pentium 变长字节 1-16字节，向下兼容， 8086指令向

2、下兼容8080/8085指令，共92种基本指令执行程序指令序列2指令与指令系统指令(Instructions)指令集或指令系统 （Instruction Set） 机器码（指令） 汇编语言/助记符（Mnemonic Symbol）F8H=CLC指令 F5H=CMC F9H=STC05H 00H 10H ADD AX,1000H B9H 25H 00H MOV CX,0025H01H C8H ADD AX, CX指示CPU执行某种规定操作的命令某一CPU所能执行的全部指令的集合 定义了程序员能使硬件完成的基本操作(CPU基本性能）。指令 的表示3 程序设计编辑器（Editor) 高级语言程序(与

3、机器无关)编译器(Compiler) 汇编语言(与机器有关)汇编器(Assembler) 待装配的BIN指令代码链接器（Linker) 可执行BIN指令代码（指令序列） 指令(代码)的获取机器汇编(P366指令表) 人工汇编IDE(集成开发环境)命令行(CMD/脚本语言)动态调试器(DEBUG)4汇编语言指令与构成机器指令：指令的二进制代码形式。如：050020H MOV AX,2000H汇编指令：助记符形式的指令如：MOV BX，DX; ADD AX,2000H语法结构-动作对象指令=指令操作码+操作数指令操作码动作功能：做什么？MPU设计者定义指令操作数源/目标：针对什么操作？程序员决定指

4、令格式：指令中对操作码、操作数的编码方式58086/8088指令格式与编码8086指令的书写格式 教材P366机器码 操作码 操作数1, 操作数2（操作码：必备；操作数：0，1或2个，8位或16位）8086/8088采用变长编码格式，属于CISC操作码 指定操作类型（操作数类型、寄存器、操作数传送方向）典型操作助记符MOV,ADD,SUB,CMP,JMP,CALL,INTr/m=寄存器/存储器; Disp=偏移量 前缀:总线锁定lock/重复rep, 段超越Prefix14字节OP Code12字节 Mode r/m 1字节 disp 0,1,2,4字段1（低）字段2 字段3 字段4 字段5

5、（高） data 0,1,2,468086/8088指令操作数(Operands)操 源操作数: 值或存在何处 (Oprd1,Oprd2) 作 目标操作数:结果送往何处； (Oprd1) 数 或转移控制指令JMP/CALL/INT目标地址8086指令操作数的个数情况无操作数指令，例:空操作NOP，等待指令 WAIT 系统操作指令：STD,CLD,STC,CLC,CLI,STI (目标?)单操作数指令，例：加1指令 INC AX双操作数指令，例：减法指令 SUB AL，BL源操作数：AL,BL; 目的操作数：前者(AL)默认操作数: DIV DL 源:AX,目标:DL78086/8088指令操作

6、数(Operands)操作数:直接/间接 几种存放地点:立即数：操作数直接包含在指令当中(存放在代码段) 例：MOV AL，50H - “立即数操作数”寄存器操作数：操作数存放在CPU的寄存器中 例：INC AL - “寄存器操作数”内存操作数：操作数存放在内存单元中 例：MOV AL，2000H - “存储器操作数” I/O操作数：操作数来自I/O端口 例：IN AL，28H确定操作数(操作数地址)的方式寻址方式88086/8088操作数寻址方式分类 非存储器寻址 存储器寻址 立即数寻址 寄存器寻址 隐含（默认）寻址 I/O寻址 直接寻址 间接寻址 基址寻址 变址寻址 基址+变址寻址9指令寻

7、址方式（一）1. 立即寻址（Immediate Addressing） MOV AL,100; MOV CX,2000H；（ MOV DS,200H ）2.寄存器寻址（Register Addressing） MOV DS,AX； MOVCX，BX；MOVSI，DX3.直接寻址（Direct Addressing） MOV AX，2000H ； MOV AL，BUFFER（内存）；4.寄存器间址 (Register Indirect Addressing）MOV AX，SI； MOV BL，DI； (寄存器间接寻址)MOV CH，BX； MOV DX，BP问 题物理地址=？有效地址EA=? 默

8、认段寄存器=？?10指令寻址方式（一）注意：寄存器间接寻址可用的寄存器有4个 ：SI;DI;BX;BP。选择SI;DI;BX作为间址寄存器时，默认的段基地址是DS选择BP作为间址寄存器时，默认的段基地址是SS。11寻址：物理地址获取存储器访问：单元/变量物理地址PA逻辑地址: 段基地址SA+偏移地址EA(Effective Addr)两部分 书面表示 SA:EA 1000:2000H, DS:2000H有效地址EA=偏移(Offset)地址(直接寻址/寄存器间址表示)物理地址PA=SA*16+EA存放代码、数据2000:0100 A1 00 80 MOV AX，8000H ；2000:0103

9、 05 34 12 ADD AX,1234H2000:0106 A3 00 80 MOV 8000H,AX2000:0109 BB 00 80 MOV BX, 8000H; 2000:010C 8B 07 MOV AX，BX ;2000:010E 2E ;段超越前缀2000:010F FE 06 00 20 INC BYTE PTR CS：2000H 12存储器数据访问8F00:200A FE 06 50 40 INC BYTE PTR4050H;B8F00:200E FF 06 50 40 INC WORD PTR4050H;W8F00:2000 A0 50 40 MOV AL,4050H8

10、F00:2003 86 2A 51 40 MOV AH,4051H8F00:2007 A1 50 40 MOV AX,4050H8F00:200A ? INC 4050H 8F00:2012 BB 50 40 MOV BX,4050H ; 8F00:2015 FE 07 INC BYTE PTRBX8F00:2017 FF 07 INC WORD PTRBX8F00:2019 80 07 01 ADD BYTE PTRBX,18F00:201C 83 07 01 ADD WORD PTRBX,18F00:201F 81 07 04 03 ADD WORD PTRBX,0304H字节B还是字W?

11、13段默认与段超越8F00:2000 8A 07 MOV AL,BX8F00:2002 8A 67 01 MOV AH,BX+18F00:2005 8B 07 MOV AX,BX8F00:2007 2E 8B 07 MOV AX,CS:BX8F00:200A 8B 46 00 MOV AX,BP8F00:200D 26 8B 46 00 MOV AX,ES:BP段基地址段寄存器内容 ； 默认段=C/D/E/SS P51 表2.3默认段寄存器 一般数据，直接寻址、间接寻址-DS 代码 始终CS(:IP) BP,SPSS 特殊指令 例（串操作） DI ES 段超越 非默认段寄存器，需说明（指令加段

12、超越前缀）14各种寻址方式（二）5. 变址寻址（Indexed Addressing）:变址寄存器加上偏移量得到操作数的有效地址 源变值R：SI/目标变址R：DI EA=SI/DI+位移量 MOV AX，SI+6；MOV DL，TABLESI 常用于存取表格或一维数组中的元素 如P47: 某数据表的首址为TABLE，要读取表中第10个数据并存到AL寄存器：MOV SI, 09 MOV AL, SI+TABLE几种表示方法：MOV AL, TABLESI MOV AL, SI+TABLE MOV AL, SI+TABLE156. 基址寻址（Based Addressing）：基址寄存器加上偏移量

13、得到操作数的有效地址 BX/BP +位移量 MOV AL，BX+100； MOV DX，TABLEBP注意：使用BX实现基址寻址时，段地址在DS中 使用BP实现基址寻址时，段地址在SS中各种寻址方式（二）167. 基址-变址寻址(Based Indexed Addressing）:规定一个基址寄存器（BP和BX之一）和一个变址寄存器（SI和DI之一），同时给出一个8位或16位的偏移量，将三者的内容相加得到操作数的有效地址 EA=BX/BP+SI/DI+COUNT (偏移量) MOV AL，BXSICOUNT;MOV AL,BX+SI+COUNT MOV DX， COUNTBP+DI ;二维数组

14、注意：不允许将两个基址寄存器或两个变址寄存器结合在一起寻址。如：MOV AX, COUNTBXBP MOV AX,COUNTSIDI 各种寻址方式（二）17存储器操作数问题8086MPU存储器寻址 直接寻址 寄存器间(接寻)址、变址寻址、基址寻址、基址-变址寻址=存储器操作数 访问速度 ：直接寻址寄存器间址 存储方式 高位结束（Big-Endian ） 数据类型 1/2/4字节 （BYTE/WORD/DOUBLE WORD） 80H,1234H, 20123456H 指针 NEAR/FAR/SHORT JMP 2000H CALL 2000H:4567H JMP NEAR PTRBX18特例:

15、隐含/默认操作数操作数并不直接出现在指令中，而是由操作码隐含地指定为某一默认固定项(P50表2.2)例： PUSH AX ；目操作数隐含为栈顶字单元 POP ES ；源操作数隐含为栈顶字单元 LAHF ；源操作数隐含为标志寄存器低字节 SAHF；源操作数隐含为寄存器AH DIV CL; 隐含源操作数AX, 目标操作数AX AX/CLAL(商），AH（余数） DIV CX; 隐含源操作数DX:AX, 目标DX, AX(DX.AX)/CX AX(商），DX（余数） 198086/8088指令系统(六大类)数据传送 通用/ 输入输出 / 目标地址传送/标志传送 算术运算 整型数据处理逻辑运算与位操作

16、 逻辑数据处理串操作 字符型数据处理转移控制 程序流控制处理（条件/无条件）MPU控制 系统控制管理20数据传送指令-通用传送1MOV BYTE/WORD传送；各寻址方式； MOV DST，SRC （LD） MOV AX，80A0H; MOV DS, AX MOV BX，SI100; MOV CS:2000H,SI MOV BP3000,AL MOV BYTE PTR BX200H, 200 ; MOV WORD PTR2000H,40H RR/M，I（直接数）R/M；R/MSR（段寄存器）禁止：MM；ISR；SRSR21通用传送指令-堆栈 (STACK)用途 临时保存数据（INT断点/CAL

17、L返回地址/数据）传递信息（函数/子程序）特点与规则操作 按字（2字节）进行 P55PUSH指令 从高地址低地址增长, POP相反操作规则 FILO （First-In-Last-Out)SP 为当前栈顶指针（EA）（末指针）SS段寄存器指向该段 栈底 （堆栈的最大地址）SS:MAXSP堆栈：内存特殊区域22数据传送指令-通用传送2堆栈传送:操作数类型必须为16位，若为寄存器必为16位寄存器PUSH SRC； 目标操作数隐含为栈顶单元, SP-2 （SP）（SP）-2；（SP）+1：（SP）（SRC） 例： PUSH AX; PUSH BX100 PUSH 2000H POP DST；源操作数

18、隐含为栈顶单元, SP+2（DST）（SP）+1：（SP）；（SP）（SP）+2； 例： POP AX; POP DS; POP CS:2000H POP BX100; POP BPSI1000H SRC/DST R/M/SR （但DST不可为CS！）SP偶数! PUSH CX POP CS 23入栈操作示例设有SS=8000H，SP=2000H，AX=0543HSP=2000H 82000HStackPUSH AXSP=SP1 81FFFHSP=SP1 81FFEHSP1FFEH43HAL05HAH24出栈操作示例设有SS=8000H，SP=01FEHSP=SP+1 80200HPOP AX

19、SP=SP+1 801FFHSP=01FEH 801FEHSTACK11H22H出栈后：SP0200HAX1122HAHAL不变,仅SP+2堆栈内容不变?25通用传送指令-堆栈应用（一）使用过程/关键堆栈平衡 防止溢出 8086：堆栈段SS：SP用途：保护/传递数据 PUSH/POP配对使用/CALL-RET/INT-IRET）例：CALL （嵌套）-INT（嵌套） 应用程序段PUSH AX；PUSH BXPUSH CX；. ;可能改变AX,BX,CXPOPCX ;恢复AX，BX，CX；POP BXPOP AX.：RET26数据传送-通用传送指令（二）3XCHG dest,src ;(dest

20、) (src) RR/M;禁止MM 同时段寄存器的内容不能参加交换 例 XCHG AL,AH; XCHG X1SI，AX4XLAT src_table；可根据表中元素的序号查出相 应元素的内容（AL）（BX）+（AL）查表转换； 预先将表的首地址(偏移地址)传送到BX寄存器，元素的序号送AL.表中第一个元素的序号为0，然后是1，2，3，27可段超越 例 ES:XLAT，or XLAT ES:src_table运行前BX须赋值，例： LEA BX，src_table; MOV AX,SEG src_table; MOV DS,AX; MOV AL,N; XLAT;BX+NAL数据传送-通用传送指

21、令（二）28数据传送-I/O端口（Port)传送指令IN AL/AX, portNo； 8位立即数portNo:0255OUT portNo,AL/AX；INAL/AX，DX；端口地址为16位二进制数DX：064K （0FFFFH）OUT DX，AL/AX； 字IN/OUT L，H例 IN AL, 40H OUT 40H,AL MOV DX,3F8H IN AL, DX ;PC读COM1 接收 OUT DX, AL ; 发送29数据传送-地址对象传送指令LEA reg16, mem16 ;取有效地址，近地址指针(段内)reg16 源操作数必须是一个存储器，目标寄存器必须是一个16位通用寄存器，源操作数的有效地址即16位偏移地址传送到目标寄存器。 比较MOV/ LEA AX，BUFFER，=offset xxxx 例 LEA SI,BX300H当BX