第四章 典型CPU及指令系统举例 教案.ppt

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1、第四章 典型CPU及指令系统举例,学习内容,理解8086/8088CPU的寄存器结构、主存储器、堆栈结构。掌握8086/8088指令系统的寻址方式。（本章的重点内容）理解8086/8088指令类型。了解提高CPU性能的一些措施与当前常用的实际CPU基本组成。,4.1 8086/8088CPU,4.1.1 8086/8088CPU的结构1. 8086/8088内部结构：8086/8088CPU采用指令流水线结构，将取指令（或取操作数）与执行指令的功能分别由两个独立部件实现，即总线接口部件BIU与执行部件EU,主要任务是完成CPU与主存储器或I/O之间的信息传送。,主要任务是执行指令,总线接口部件

2、BIU与执行部件EU功能见教材P114。,2. 8086/8088主存地址的形成,段基值：在BIU中设置段寄存器，用以存放20位段起始地址的高16位，称为段基值。偏移量：由EU或指令指针IP提供段内的偏移量，即一个主存单元与所在段的段基址之间的字节距离。,4.1. 8086/8088寄存器,1. 段寄存器：CS（代码段寄存器）用来存放程序的指令代码序列，用来存放当前代码段段首址的高16位，即段基值。DS（数据段寄存器）存放程序的有关数据，用来存放当前数据段的段基值。SS（堆栈段寄存器）用来存放按后进先出顺序存取的信息。存放当前堆栈段的段基值。ES（附加段寄存器）存放运算结果或辅助数据，存放当前

3、附加段的段基值。,2 . 通用寄存器（1）地址指针寄存（2）数据寄存器3. 用于控制的寄存器（1）指令指针IP：（2）标志寄存器FR,作用类似于PC，当现行指令执行完毕，由IP提供下一条指令地址,4.2 主存储器,4.2.1 8086/8088主存储器的特点4.2.2 主存储器的段结构4.2.3 逻辑地址与物理地址逻辑地址：段基值和偏移量物理地址逻辑地址的来源,4.3 8086/8088堆栈,4.3.1 堆栈组织8086/8088的堆栈是由SS指定的一段存储区（64KB）构成，并采用向上（地址码减小）生成方式，由堆栈指针SP指向栈顶。SS提供堆栈段的段基值，SP的内容为栈顶单元相对堆栈段段基址

4、的字节距离（偏移量）。8086/8088堆栈规定以字（2个字节）为单位进行存取。,4.3.2 堆栈操作先设置堆栈，主要是对堆栈段寄存器SS物堆栈指针SP赋初值。对堆栈的操作均在栈顶进行的，其基本操作的：压栈：用压栈指令PUSH可以将通用寄存器、段寄存器或字存储单元内容压入堆栈。2. 出栈：用弹出指令POP可以将当前栈顶字单元内容取出送到通用寄存器、段寄存器或字存储单元中。,4.4 8086/8088指令系统,4.4.1 8086/8088寻址方式1 . 寄存器寻址方式：指令所需的操作数存放在CPU的寄存器（通用寄存器或段寄存器）中，通过指令中给出寄存器地址去找到操作数。,寻址过程：例：（BX）

5、 =1234H MOV AX，BX ：将BX中的内 容送到AX中 （AX） =1234H,操作码 REC,操作数S,Ri,是指令代码中的寻址字段，表示操作数的寄存器地址,2. 立即数寻址方式,立即数寻址方式：指令所需的操作数直接在指令代码中，随着取指令一起取到BIU的指令队列中。,操作码,操作码,F5H,12H,34H,一条指令,一条指令,AX,AX,（A）MOV AX，1234H,（B）MOV AL，0F5H,3. 存储器寻址方式,在汇编语言程序中，一个存储单元的地址采用逻辑地址来表示：（形式：段基值：偏移量）段基值：是由某个段寄存器提供，由指令隐含给出。偏移量：是指存放操作数的存储单元与段

6、起始（段基址）之间的字节距离，字由CPU的EU按指令中操作数的寻址方式计算而得到，又称为有效地址EA。有效地址EA：由位移量、基地址、变址量三个地址分量的某种组合求得。,（1）直接寻址方式,定义：指令所需的操作数存放在存储单元中，操作数的有效地址EA直接由指令代码中的位移量提供。寻址过程：在源程序中，直接寻址方式可用数值地址或符号地址来表示。,EA,用数值地址表示：在采用直接寻址方式的汇编指令中，用数值表示操作数的有效地址，则操作数所在段的段寄存器必须指明，不能缺省。,MOV BX，DS：1000H完成将当前数据段偏移1000H个字节的字单元内容1234H送入BX中。,用符号地址表示：在源程序

7、中，常用符号地址表示存放操作数的存储单元，所以在汇编指令中，可用符号地址表示的直接寻址方式来存取操作数。例题：P130,（2）寄存器间接寻址方式,寄存器间接寻址方式：指令所需的操作数在存储单元中，操作数的有效地址EA直接从基址寄存器（BP或BX）或变址寄存器（SI或DI）中获得。见P131的图4-22 寄存器间接寻址方式,（2）寄存器间接寻址方式,SI,DI,BX,BP,OR,OR,OR,EA,寻址过程,是指令代码中的寻址字段,寄存器间接寻址方式实际上是将有效地址事先存放在一个寄存器中，如同一个地址指针。因此在程序中只要修改间址寄存器的内容，就可以用一条指令访问不同的存储单元。,（3）变址寻址

8、和基址寻址方式,变址寻址和基址寻址方式：指令所需的操作数在存储单元中，操作数的有效地址EA是基址寄存器（BP或BX）或变址寄存器（SI或DI）的内容与指令中给出的位移量（8位或16或）两个地址分量之和。使用SI或DI称为变址寻址。使用BX或BP称为基址寻址。,变址寻址和基址寻址方式,SI,DI,BX,BP,OR,OR,OR,+,EA,寻址方式的使用格式：变址或基址寻址方式用来访问顺序存放在主存中的一维数组、表格、字符串等。典型用法：是将指令中不能修改的位移量作为基准地址，而变址或基址寄存器内容作为修改量例题4-1：见教材132页。,（4）基址变址寻址方式,SI,DI,BP,BX,OR,OR,+

9、,EA,寻址过程,寻址方式的使用格式：基址变址寻址方式用来访问存放在主存中的二维数组。（其寻址方式中有两地址分量可在程序执行过程中进行修改）例题4-2：见教材133-134页。,4. 串操作寻址方式,串操作寻址方式：串操作指令规定：隐含使用SI作为在数据段中的源串（即源操作数）的地址指针隐含使用DI作为在附加段中的目的串的地址指针。,SI,DI,源串有效地址EA,目的串有效地址EA,4.4.2 8086/8088指令,8086/8088指令按操作数地址划分： 双操作数指令：OPR DEST，SRC 单操作数指令：OPR DEST 无操作数指令：OPR,8086/8088指令按功能划分： 传送类

10、指令 算术运算类指令 位操作类指令 串操作类指令 程序转移类指令 处理器控制类指令,具体内容见课件,四、串操作类指令,“串”是指存储器中一序列字或字节单元，其内容是字符或数据。串操作是对这一序列或字单元的内容进行某种操作。,1 . 取串指令指令格式：LODS源串指令功能：（1）AX/AL （DS：（SI）（2）SI （SI）1或2（3）对标志寄存器无影响2 . 存串指令指令格式：STOS目的串/STOSB/STOSW指令功能：（1）ES：（DI） （AX）/（AL）（2）DI （DI）1或2（3）对标志寄存器无影响,3 .串比较指令指令格式：MOVS目的串、源串/MOVSB/MOVSW指令功能

11、：（1）（ES：（DI） （DS：（SI）（2）SI （SI）1或2，DI （DI）1或2（3）对标志寄存器无影响4. 串比较指令指令格式：CMPSI源串，目的串/CMPSB/CMPSW指令功能：（1）（DS：（SI）（ES：（DI）（2） SI （SI）1或2， DI （DI）1或2（3）影响标志位OF，SF，ZF，AF，PF，CF,5 .串搜索指令指令格式：SCAS目的串/SCASB/SCASW指令功能：（1）（AX/AL）（ES：（DI）（2）DI （DI）1或2（3）影响标志位OF，SF，ZF，AF，PF，CF6. 重复前缀指令（3条）指令格式：REP重复执行串操作指令的条件是：（CX）0指令格式：REPE/REPZ重复执行串操作指令的条件是：（CX）0AND ZF=1指令格式：REPNE/REPNZ重复执行串操作指令的条件是：（CX）0 AND ZF=1,五、处理器控制指令,1. 标志位操作指令2. 与外部事件同步的指令3. 空操作指令,4.5 提高CPU性能的一些措施,了解自学,作业:,见教材P164，T3-27做在书上作业：做在作业本上1、编写一程序段，将AL的低4位与BL的低4位互换，AL和BL的高4位保持不变。2、编写计算5X-Y+10多项式值的程序段。说明：多项式值存于AX中，X、Y是无符号数，设中间和最后结果不超过16位二进制数。,