指令系统学习,讨论与总结

微机原理项目报告题目：指令系统学习，争论与总结学院：机械工程学院专业：机械工程班级:学号：同学姓名:指导老师：物联网与云计算摘要：对于任何一台计算机，必需有软件（程序）的支持，才能工作。但是市场上所售的单片机是裸机，在使用之前要现对它编程，将程序固化在芯片内，才能使用。指令系统是一种CPU所能直接执行的全部命令的集合，CPU的主要功能是由它的指令系统来体现的。任何计算机语言编写的任何程序，都必需转换为指令系统中相应指令代码的有序集合，CPU才能执行。单片机的指令系统是单片机能够识别并执行的全部指令的集合。关键词：MCS-51单片机；指令系统；工指令系统介绍指令系统简介每一种CPU都有其独立的指令系统。指令就是能完成特定功能的命令，每条指令都对应着处理器的一种基本操作。不同的微处理器有不同的指令系统，处理器的主要功能是由其指令系统来体现的。MCS-51系列单片机的指令系统功能完善、使用敏捷便利，实际上是一系列计算机指令的有序集合。计算机的基本功能是执行程序，执行不同的程序能够完成不同的任务，采用计算机的指令系统合理地编写解决某个问题的程序的过程就称为程序设计MCS-51指令系统在其存储空间、时间的采用率及工作效率方面都是较高的。MCS-51单片机指令系统概述MCS-51系列单片机指令系统共有111条指令，其中有49条单字节指令，45条双字节指令和17条三字节指令。MCS-51指令系统的功能非常强大，它把体现单片机的各种功能的寄存器组织在统一的地址空间中。MCS-51共有111条指令，可分为5类：[1],数据传送类指令（共29条）[2],算数运算类指令（共24条）[3].规律运算及移位类指令（共24条）[4],掌握转移类指令（共17条）[5].布尔变量操作类指令（共17条）八寻址地址寻址方式寻址的“地址”即为操作数所在单元的地址，绝大部分指令执行时都需要用到操作数，那么到哪里去取得操作数呢？最易想到的就是告知CPU操作数所在的地址单元，从那里可取得响应的操作数，这便是“寻址”之意。MCS-51的寻址方式许多，使用起来也相当便利，功能也很强大，敏捷性强。这便是MCS-51指令系统“好用”的缘由之一。直接寻址指令中操作数直接以单元地址形式消失，例如：MOVA,68H这条指令的意义是把内部RAM中的68H单元中的数据内容传送到累加器A中。值得留意的是直接寻址方式只能使用8位二进制地址，因此这种寻址方式仅限于内部RAM进行寻址。低128位单元在指令中直接以单元地址的形式给出。对于特别功能寄存器可以使用其直接地址进行访问，还可以以它们的符号形式给出，只是特别功能寄存器只能用直接寻址方式访问，而无其它方法。寄存器寻址寄存器寻址对选定的8个工作寄存器R0-R7进行操作，也就是操作数在寄存器中，因此指定了寄存器就得到了操作数，寄存器寻址的指令中以寄存器的符号来表示寄存器，例如：MOVA,R1这条指令的意义是把所用的工作寄存器组中的R3的内容送到累加器A中。值得一提的是工作状态寄存器的选择是通过程序状态字寄存器来掌握的，在这条指令前，应通过PSW设定当前工作寄存器组。寄存期间寻址寄存器寻址方式，寄存器中存放的是操作数，而寄存器间接寻址方式，寄存器中存放的则为操作数的地址，也即操作数是通过寄存器指向的地址单元得到的,这便是寄存器间接寻址名称的由来。例如指令：MOVA,@R0o这条指令的意义是R0寄存器指向地址单元中的内容送到累加器A中。假如R0=#56H,那么是将56H单元中的数据送到累加器A中。寄存器间接寻址方式可用于访问内部RAM或外部数据存储器。访问内部RAM或外部数据存储器的低256字节时，可通过R0和R1作为间接寄存器。然而有必要指出，内部RAM的高128字节地址与专用积存器的地址是重叠的，所以这种寻址方式不能用于访问特别功能寄存器。外部数据存储器的空间为64kB,这时可采纳DPTR作为间址寄存器进行访问。马上寻址马上寻址就是把操作数直接在指令中给出，即操作数包含在指令中，指令操作码的后面紧跟着操作数，一般把指令中的操作数称为马上数，因此而得名。为了与直接寻址方式相区分，在马上数前加上符号。例如：MOVXA,#()EHo这条指令的意义是将OEH这个操作数送到累加器A中。变址寻址变址寻址是以DPTR或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器,将两寄存器的内容相加形成16位地址形成操作数的实际地址。例如：MOVA,@A+DPTRMOVXA,@A+PCJMP@A+DPTR单片机设计在这三条指令中，A作为偏移量寄存器，DPTR或PC作为变址寄存器，A作为无符号数与DPTR或PC的内容相加，得到访问的实际地址。其中前两条是程序存储器读指令，后一条是无条件转移指令。位寻址在MCS-51单片机中，RAM中的20H—2FH字节单元对应的位地址为00H-7FH,特别功能寄存器中的某些位也可进行为寻址，这些单元既可以采纳字节方式访问它们，也可采纳位寻址的方式访问它们。想对寻址相对寻址方式是为了程序的相对转移而设计的，其夜里是以PC的内容为基址，加上给出的偏移量作为转移地址，从而实现程序的转移。转移的目的地址可参见如下。表达式：目的地址=转移指令地址+转移指令字接数+偏移量值得留意的是，偏移量是有正负号之分的，偏移量的取值范围是当前PC值的-128—+127之间。三、指令系统数据传送类指令数据传送类指令：完成数据的传送。特点：有8位、16位两种传送指令；除了以累加器A为目标的传送对奇偶位PSW.P有影响外，其余的传送类指令对PSW无影响。数据传送指令共有29条，数据传送指令一般的操作是把源操作数传送到目的操作数，指令执行完成后，源操作数不变，目的操作数等于源操作数。假如要求在进行数据传送时，目的操作数不丢失，则不能用直接传送指令，而采纳交换型的数据传送指令，但可能会对奇偶标志P有影响。算数运算类指令算数运算类指令：用于操作数的加、减、乘除运算。特点：多数状况下：操作数之一在累加器A中，结果也保留在A中，运算结果要影响PSW（进位标志、奇偶和溢出标志等）。规律运算及移位类指令规律运算及移位类指令：操作数之间的规律加、与、取反和异或等操作。特点：多数状况下一个操作数在A中，结果也存于A。移位指令分为左移、右移和带进位和不带进位几种状况。规律类指令基本不影响PSW的内容。掌握转移类指令掌握转移类指令：无条件转移；条件转移；调用和返回。特点：通过修改程序指针PC的内容，使CPU发生转移，从而转变程序的流向。这也是唯一一种间接修改程序指针PC的指令。布尔变量操作