微機系統(tǒng)與接口課件：CH2_1第二章微型計算機指令系統(tǒng)

1、第二章 微型計算機指令系統(tǒng)指令-微機算術(shù)、邏輯和控制功能的實現(xiàn)基礎(chǔ)重點：*1、目標(biāo)地址傳送 *尋址方式 2、標(biāo)志傳送 3、轉(zhuǎn)移控制（轉(zhuǎn)移指令、過程調(diào)用、中斷）1RISC/CISC-兩種指令體系計算機精簡指令計算機 (RISCReduced Instruction Set Computer) PowerPC, Alpha,ARM 指令簡單，復(fù)雜功能代碼,效率高 特點：指令種類很少，組合使用復(fù)雜指令計算機 (CISCComplex Instruction Set Computer) 變長編碼， 種類多，代碼利用率低例: 80X86/Pentium 變長字節(jié) 1-16字節(jié)，向下兼容， 8086指令向

2、下兼容8080/8085指令，共92種基本指令執(zhí)行程序指令序列2指令與指令系統(tǒng)指令(Instructions)指令集或指令系統(tǒng) （Instruction Set） 機器碼（指令） 匯編語言/助記符（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執(zhí)行某種規(guī)定操作的命令某一CPU所能執(zhí)行的全部指令的集合 定義了程序員能使硬件完成的基本操作(CPU基本性能）。指令 的表示3 程序設(shè)計編輯器（Editor) 高級語言程序(與

3、機器無關(guān))編譯器(Compiler) 匯編語言(與機器有關(guān))匯編器(Assembler) 待裝配的BIN指令代碼鏈接器（Linker) 可執(zhí)行BIN指令代碼（指令序列） 指令(代碼)的獲取機器匯編(P366指令表) 人工匯編IDE(集成開發(fā)環(huán)境)命令行(CMD/腳本語言)動態(tài)調(diào)試器(DEBUG)4匯編語言指令與構(gòu)成機器指令：指令的二進制代碼形式。如：050020H MOV AX,2000H匯編指令：助記符形式的指令如：MOV BX，DX; ADD AX,2000H語法結(jié)構(gòu)-動作對象指令=指令操作碼+操作數(shù)指令操作碼動作功能：做什么？MPU設(shè)計者定義指令操作數(shù)源/目標(biāo)：針對什么操作？程序員決定指

4、令格式：指令中對操作碼、操作數(shù)的編碼方式58086/8088指令格式與編碼8086指令的書寫格式 教材P366機器碼 操作碼 操作數(shù)1, 操作數(shù)2（操作碼：必備；操作數(shù)：0，1或2個，8位或16位）8086/8088采用變長編碼格式，屬于CISC操作碼 指定操作類型（操作數(shù)類型、寄存器、操作數(shù)傳送方向）典型操作助記符MOV,ADD,SUB,CMP,JMP,CALL,INTr/m=寄存器/存儲器; Disp=偏移量 前綴:總線鎖定lock/重復(fù)rep, 段超越Prefix14字節(jié)OP Code12字節(jié) Mode r/m 1字節(jié) 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指令操作數(shù)(Operands)操 源操作數(shù): 值或存在何處 (Oprd1,Oprd2) 作 目標(biāo)操作數(shù):結(jié)果送往何處； (Oprd1) 數(shù) 或轉(zhuǎn)移控制指令JMP/CALL/INT目標(biāo)地址8086指令操作數(shù)的個數(shù)情況無操作數(shù)指令，例:空操作NOP，等待指令 WAIT 系統(tǒng)操作指令：STD,CLD,STC,CLC,CLI,STI (目標(biāo)?)單操作數(shù)指令，例：加1指令 INC AX雙操作數(shù)指令，例：減法指令 SUB AL，BL源操作數(shù)：AL,BL; 目的操作數(shù)：前者(AL)默認(rèn)操作數(shù): DIV DL 源:AX,目標(biāo):DL78086/8088指令操作

6、數(shù)(Operands)操作數(shù):直接/間接 幾種存放地點:立即數(shù)：操作數(shù)直接包含在指令當(dāng)中(存放在代碼段) 例：MOV AL，50H - “立即數(shù)操作數(shù)”寄存器操作數(shù)：操作數(shù)存放在CPU的寄存器中 例：INC AL - “寄存器操作數(shù)”內(nèi)存操作數(shù)：操作數(shù)存放在內(nèi)存單元中 例：MOV AL，2000H - “存儲器操作數(shù)” I/O操作數(shù)：操作數(shù)來自I/O端口 例：IN AL，28H確定操作數(shù)(操作數(shù)地址)的方式尋址方式88086/8088操作數(shù)尋址方式分類 非存儲器尋址 存儲器尋址 立即數(shù)尋址 寄存器尋址 隱含（默認(rèn)）尋址 I/O尋址 直接尋址 間接尋址 基址尋址 變址尋址 基址+變址尋址9指令尋

7、址方式（一）1. 立即尋址（Immediate Addressing） MOV AL,100; MOV CX,2000H；（ MOV DS,200H ）2.寄存器尋址（Register Addressing） MOV DS,AX； MOVCX，BX；MOVSI，DX3.直接尋址（Direct Addressing） MOV AX，2000H ； MOV AL，BUFFER（內(nèi)存）；4.寄存器間址 (Register Indirect Addressing）MOV AX，SI； MOV BL，DI； (寄存器間接尋址)MOV CH，BX； MOV DX，BP問 題物理地址=？有效地址EA=? 默

8、認(rèn)段寄存器=？?10指令尋址方式（一）注意：寄存器間接尋址可用的寄存器有4個 ：SI;DI;BX;BP。選擇SI;DI;BX作為間址寄存器時，默認(rèn)的段基地址是DS選擇BP作為間址寄存器時，默認(rèn)的段基地址是SS。11尋址：物理地址獲取存儲器訪問：單元/變量物理地址PA邏輯地址: 段基地址SA+偏移地址EA(Effective Addr)兩部分 書面表示 SA:EA 1000:2000H, DS:2000H有效地址EA=偏移(Offset)地址(直接尋址/寄存器間址表示)物理地址PA=SA*16+EA存放代碼、數(shù)據(jù)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 ;段超越前綴2000:010F FE 06 00 20 INC BYTE PTR CS：2000H 12存儲器數(shù)據(jù)訪問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字節(jié)B還是字W?

11、13段默認(rèn)與段超越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段基地址段寄存器內(nèi)容 ； 默認(rèn)段=C/D/E/SS P51 表2.3默認(rèn)段寄存器 一般數(shù)據(jù)，直接尋址、間接尋址-DS 代碼 始終CS(:IP) BP,SPSS 特殊指令 例（串操作） DI ES 段超越 非默認(rèn)段寄存器，需說明（指令加段

12、超越前綴）14各種尋址方式（二）5. 變址尋址（Indexed Addressing）:變址寄存器加上偏移量得到操作數(shù)的有效地址 源變值R：SI/目標(biāo)變址R：DI EA=SI/DI+位移量 MOV AX，SI+6；MOV DL，TABLESI 常用于存取表格或一維數(shù)組中的元素 如P47: 某數(shù)據(jù)表的首址為TABLE，要讀取表中第10個數(shù)據(jù)并存到AL寄存器：MOV SI, 09 MOV AL, SI+TABLE幾種表示方法：MOV AL, TABLESI MOV AL, SI+TABLE MOV AL, SI+TABLE156. 基址尋址（Based Addressing）：基址寄存器加上偏移量

13、得到操作數(shù)的有效地址 BX/BP +位移量 MOV AL，BX+100； MOV DX，TABLEBP注意：使用BX實現(xiàn)基址尋址時，段地址在DS中 使用BP實現(xiàn)基址尋址時，段地址在SS中各種尋址方式（二）167. 基址-變址尋址(Based Indexed Addressing）:規(guī)定一個基址寄存器（BP和BX之一）和一個變址寄存器（SI和DI之一），同時給出一個8位或16位的偏移量，將三者的內(nèi)容相加得到操作數(shù)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 ;二維數(shù)組

14、注意：不允許將兩個基址寄存器或兩個變址寄存器結(jié)合在一起尋址。如：MOV AX, COUNTBXBP MOV AX,COUNTSIDI 各種尋址方式（二）17存儲器操作數(shù)問題8086MPU存儲器尋址 直接尋址 寄存器間(接尋)址、變址尋址、基址尋址、基址-變址尋址=存儲器操作數(shù) 訪問速度 ：直接尋址寄存器間址 存儲方式 高位結(jié)束（Big-Endian ） 數(shù)據(jù)類型 1/2/4字節(jié) （BYTE/WORD/DOUBLE WORD） 80H,1234H, 20123456H 指針 NEAR/FAR/SHORT JMP 2000H CALL 2000H:4567H JMP NEAR PTRBX18特例:

15、隱含/默認(rèn)操作數(shù)操作數(shù)并不直接出現(xiàn)在指令中，而是由操作碼隱含地指定為某一默認(rèn)固定項(P50表2.2)例： PUSH AX ；目操作數(shù)隱含為棧頂字單元 POP ES ；源操作數(shù)隱含為棧頂字單元 LAHF ；源操作數(shù)隱含為標(biāo)志寄存器低字節(jié) SAHF；源操作數(shù)隱含為寄存器AH DIV CL; 隱含源操作數(shù)AX, 目標(biāo)操作數(shù)AX AX/CLAL(商），AH（余數(shù)） DIV CX; 隱含源操作數(shù)DX:AX, 目標(biāo)DX, AX(DX.AX)/CX AX(商），DX（余數(shù)） 198086/8088指令系統(tǒng)(六大類)數(shù)據(jù)傳送 通用/ 輸入輸出 / 目標(biāo)地址傳送/標(biāo)志傳送 算術(shù)運算 整型數(shù)據(jù)處理邏輯運算與位操作

16、 邏輯數(shù)據(jù)處理串操作 字符型數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)移控制 程序流控制處理（條件/無條件）MPU控制 系統(tǒng)控制管理20數(shù)據(jù)傳送指令-通用傳送1MOV BYTE/WORD傳送；各尋址方式； 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（直接數(shù)）R/M；R/MSR（段寄存器）禁止：MM；ISR；SRSR21通用傳送指令-堆棧 (STACK)用途 臨時保存數(shù)據(jù)（INT斷點/CAL

17、L返回地址/數(shù)據(jù)）傳遞信息（函數(shù)/子程序）特點與規(guī)則操作 按字（2字節(jié)）進行 P55PUSH指令 從高地址低地址增長, POP相反操作規(guī)則 FILO （First-In-Last-Out)SP 為當(dāng)前棧頂指針（EA）（末指針）SS段寄存器指向該段 棧底 （堆棧的最大地址）SS:MAXSP堆棧：內(nèi)存特殊區(qū)域22數(shù)據(jù)傳送指令-通用傳送2堆棧傳送:操作數(shù)類型必須為16位，若為寄存器必為16位寄存器PUSH SRC； 目標(biāo)操作數(shù)隱含為棧頂單元, SP-2 （SP）（SP）-2；（SP）+1：（SP）（SRC） 例： PUSH AX; PUSH BX100 PUSH 2000H POP DST；源操作數(shù)

18、隱含為棧頂單元, 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不可為CS?。㏒P偶數(shù)! PUSH CX POP CS 23入棧操作示例設(shè)有SS=8000H，SP=2000H，AX=0543HSP=2000H 82000HStackPUSH AXSP=SP1 81FFFHSP=SP1 81FFEHSP1FFEH43HAL05HAH24出棧操作示例設(shè)有SS=8000H，SP=01FEHSP=SP+1 80200HPOP AX

19、SP=SP+1 801FFHSP=01FEH 801FEHSTACK11H22H出棧后：SP0200HAX1122HAHAL不變,僅SP+2堆棧內(nèi)容不變?25通用傳送指令-堆棧應(yīng)用（一）使用過程/關(guān)鍵堆棧平衡 防止溢出 8086：堆棧段SS：SP用途：保護/傳遞數(shù)據(jù) PUSH/POP配對使用/CALL-RET/INT-IRET）例：CALL （嵌套）-INT（嵌套） 應(yīng)用程序段PUSH AX；PUSH BXPUSH CX；. ;可能改變AX,BX,CXPOPCX ;恢復(fù)AX，BX，CX；POP BXPOP AX.：RET26數(shù)據(jù)傳送-通用傳送指令（二）3XCHG dest,src ;(dest

20、) (src) RR/M;禁止MM 同時段寄存器的內(nèi)容不能參加交換 例 XCHG AL,AH; XCHG X1SI，AX4XLAT src_table；可根據(jù)表中元素的序號查出相 應(yīng)元素的內(nèi)容（AL）（BX）+（AL）查表轉(zhuǎn)換； 預(yù)先將表的首地址(偏移地址)傳送到BX寄存器，元素的序號送AL.表中第一個元素的序號為0，然后是1，2，3，27可段超越 例 ES:XLAT，or XLAT ES:src_table運行前BX須賦值，例： LEA BX，src_table; MOV AX,SEG src_table; MOV DS,AX; MOV AL,N; XLAT;BX+NAL數(shù)據(jù)傳送-通用傳送指

21、令（二）28數(shù)據(jù)傳送-I/O端口（Port)傳送指令I(lǐng)N AL/AX, portNo； 8位立即數(shù)portNo:0255OUT portNo,AL/AX；INAL/AX，DX；端口地址為16位二進制數(shù)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讀COM1 接收 OUT DX, AL ; 發(fā)送29數(shù)據(jù)傳送-地址對象傳送指令LEA reg16, mem16 ;取有效地址，近地址指針(段內(nèi))reg16 源操作數(shù)必須是一個存儲器，目標(biāo)寄存器必須是一個16位通用寄存器，源操作數(shù)的有效地址即16位偏移地址傳送到目標(biāo)寄存器。 比較MOV/ LEA AX，BUFFER，=offset xxxx 例 LEA SI,BX300H當(dāng)BX