最新微机原理第02章1PPT课件.ppt

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1、微机原理第微机原理第0202章章1 1第第2章：微处理器指令系统章：微处理器指令系统-教学重点教学重点8088/8086的寻址方式的寻址方式8088/8086的基本指令的基本指令数据传送数据传送加减运算加减运算逻辑运算、移位逻辑运算、移位控制转移、功能调用控制转移、功能调用汇编语言程序段汇编语言程序段第第2章：（章：（1）数据寄存器）数据寄存器AX称为称为累加器累加器（Accumulator）使使用用频频度度最最高高。用用于于算算术术、逻逻辑辑运运算算以以及及与与外外设设传传送送信信息等息等BX称为称为基址寄存器基址寄存器（Base address Register）常用做存放存储器地址常用做

2、存放存储器地址CX称为称为计数器计数器（Counter）作为循环和串操作等指令中的隐含计数器作为循环和串操作等指令中的隐含计数器DX称为称为数据寄存器数据寄存器（Data register）常用来存放双字长数据的高常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址位，或存放外设端口地址第第2章：（章：（2）变址寄存器）变址寄存器16位变址寄存器位变址寄存器SI和和DI常用于存储器变址寻址方式时提供地址常用于存储器变址寻址方式时提供地址SI是源地址寄存器（是源地址寄存器（Source Index）DI是目的地址寄存器（是目的地址寄存器（Destination Index）在在串串操操作作类类指指

3、令令中中，SI、DI还还有有较较特特殊殊的的用用法法 现在不必完全理解，以后会详细展开现在不必完全理解，以后会详细展开第第2章：（章：（3）指针寄存器）指针寄存器指针寄存器用于寻址内存指针寄存器用于寻址内存堆栈堆栈内的数据内的数据SPSP为为堆堆栈栈指指针针寄寄存存器器（Stack Pointer）,指指示示堆栈段栈顶的位置（偏移地址）堆栈段栈顶的位置（偏移地址）BPBP为为基基址址指指针针寄寄存存器器（Base Pointer），表表示示数据在堆栈段中的基地址数据在堆栈段中的基地址SPSP和和BPBP寄寄存存器器与与SSSS段段寄寄存存器器联联合合使使用用以以确确定堆栈段中的存储单元地址定堆

4、栈段中的存储单元地址堆堆栈栈（Stack）是是主主存存中中一一个个特特殊殊的的区区域域，采采用用“先先进进后后出出”或或“后后进进先先出出”存存取取操作方式、而不是随机存取方式。操作方式、而不是随机存取方式。用用8088/8086形形成成的的微微机机系系统统中中，堆堆栈区域被称为堆栈段栈区域被称为堆栈段第第2章：章：2.指令指针寄存器指令指针寄存器IP（Instruction Pointer）为为指指令令指指针针寄寄存存器，指示主存储器指令的位置器，指示主存储器指令的位置随随着着指指令令的的执执行行，IP将将自自动动修修改改以以指指示示下下一一条指令所在的存储器位置条指令所在的存储器位置IP寄

5、存器是一个寄存器是一个专用专用寄存器寄存器IPIP寄寄存存器器与与CSCS段段寄寄存存器器联联合合使使用用以以确确定定下下一条指令的存储单元地址一条指令的存储单元地址第第2章：章：3.标志寄存器标志寄存器标标志志（Flag）用用于于反反映映指指令令执执行行结结果果或控制指令执行形式或控制指令执行形式8088处处理理器器的的各各种种标标志志形形成成了了一一个个16位位的的标标志志寄寄存存器器FLAGS（程程序序状状态态字字PSW寄存器寄存器）程序设计需要利用标志的状态程序设计需要利用标志的状态第第2章：标志寄存器章：标志寄存器-分类分类状状态态标标志志用用来来记记录录程程序序运运行行结结果果的的

6、状状态态信息，许多指令的执行都将相应地设置它信息，许多指令的执行都将相应地设置它CF ZF SF PF OF AF控控制制标标志志可可由由程程序序根根据据需需要要用用指指令令设设置置，用于控制处理器执行指令的方式用于控制处理器执行指令的方式DF IF TFOF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0标志寄存器标志寄存器FLAGSFLAGS第第2章：进位标志章：进位标志CF（Carry Flag）当当运运算算结结果果的的最最高高有有效效位位有有进进位位（加加法法）或或借借位（减法）时，进位标志置位（减法）时，进位标志置1，即，即CF1；否则否则CF03AH+7CHB

7、6H，没有进位：，没有进位：CF=0AAH+7CH（1）26H，有进位：，有进位：CF=1第第2章：零标志章：零标志ZF（Zero Flag）若运算结果为若运算结果为0，则，则ZF1；否则否则ZF03AH7CHB6H，结果不是零：，结果不是零：ZF084H7CH（1）00H，结果是零：，结果是零：ZF1 注意：注意：ZF为为1表示的结果是表示的结果是0第第2章：符号标志章：符号标志SF（Sign Flag）运算结果最高位为运算结果最高位为1，则，则SF1；否则否则SF03AH7CHB6H，最高位，最高位D71：SF184H7CH（1）00H，最高位，最高位D70：SF0 有符号数据用最高有效位

8、表示数据的符号有符号数据用最高有效位表示数据的符号所以，最高有效位就是符号标志的状态所以，最高有效位就是符号标志的状态第第2章：奇偶标志章：奇偶标志PF（Parity Flag）当当运运算算结结果果最最低低字字节节中中“1”的的个个数数为为零零或偶数时，或偶数时，PF1；否则；否则PF03AH7CHB6H10110110B结果中有结果中有5个个“1”，是奇数：，是奇数：PF0 PF标标志志仅仅反反映映最最低低8位位中中“1”的的个个数数是是偶或奇，即使是进行偶或奇，即使是进行16位字操作位字操作第第2章：溢出标志章：溢出标志OF（Overflow Flag）若算术运算的结果有溢出，则若算术运算

9、的结果有溢出，则OF1；否则否则 OF03AH+7CHB6H，产生溢出：，产生溢出：OF1AAH+7CH（1）26H，没有溢出：，没有溢出：OF0第第2章：什么是溢出章：什么是溢出?处理器内部以补码表示有符号数处理器内部以补码表示有符号数8位表达的整数范围是：位表达的整数范围是：127 12816位表达的范围是：位表达的范围是：32767 32768如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出有溢出，说明有符号数的运算结果不正确有溢出，说明有符号数的运算结果不正确3AH7CHB6H，就是，就是58124182，已经超出已经超出128127范围，产生溢出，故范围，

10、产生溢出，故OF1；补码补码B6H表达真值是表达真值是74，显然运算结果也不正确，显然运算结果也不正确 B6H10110110B，最高位为最高位为1，作为有符号数是负数作为有符号数是负数 对对B6H求反加求反加1等于：等于：01001001B101001010B4AH74 所以，所以，B6H表达有符号数的真值为表达有符号数的真值为74第第2章：溢出和进位的区别章：溢出和进位的区别溢溢出出标标志志OF和和进进位位标标志志CF是是两两个个意意义义不同的标志不同的标志进进位位标标志志表表示示无无符符号号数数运运算算结结果果是是否否超超出范围，运算结果仍然正确出范围，运算结果仍然正确溢溢出出标标志志表

11、表示示有有符符号号数数运运算算结结果果是是否否超超出范围，运算结果已经不正确出范围，运算结果已经不正确第第2章：章：溢出和进位的对比溢出和进位的对比例例1：3AH7CHB6H无符号数运算：无符号数运算：58124182范围内，无进位范围内，无进位有符号数运算：有符号数运算：58124182范围外，有溢出范围外，有溢出例例2：AAH7CH（1）26H无符号数运算：无符号数运算：170124294范围外，有进位范围外，有进位有符号数运算：有符号数运算：8612428范围内，无溢出范围内，无溢出第第2章：溢出和进位的应用场合章：溢出和进位的应用场合处处理理器器对对两两个个操操作作数数进进行行运运算算

12、时时，按按照照无无符符号号数数求求得得结结果果，并并相相应应设设置置进进位位标标志志CF；同同时时，根根据据是是否否超超出出有有符符号号数数的的范范围围设设置溢出标志置溢出标志OF应应该该利利用用哪哪个个标标志志，则则由由程程序序员员来来决决定定。也也就就是是说说，如如果果将将参参加加运运算算的的操操作作数数认认为为是是无无符符号号数数，就就应应该该关关心心进进位位；认认为为是是有有符号数，则要注意是否溢出符号数，则要注意是否溢出第第2章：溢出的判断章：溢出的判断判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：只只有有当当两两个个相相同同符符号号数数相相加加（包包括

13、括不不同同符符号号数数相相减减），而而运运算算结结果果的的符符号号与与原原数数据据符符号号相相反反时时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确其他情况下，则不会产生溢出其他情况下，则不会产生溢出例例1：3AH7CHB6H溢出溢出例例2：AAH7CH无溢出无溢出例例3：3AH7CH无溢出无溢出例例4：AAH7CH2DH溢出溢出第第2章：辅助进位标志章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）3AH7CHB6H，D3有进位：有进位：AF1运运算算时时D D3 3位位（低低半半字字节节）有有进进位位或或借位时，借位时，AFAF1 1；否则

14、否则AFAF0 0这个标志主要由处理器内部使用，这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心用户一般不必关心第第2章：方向标志章：方向标志DF（Direction Flag）用于串操作指令中，控制地址的变化方向：用于串操作指令中，控制地址的变化方向：设置设置DF0，存储器地址自动增加；，存储器地址自动增加；设置设置DF1，存储器地址自动减少，存储器地址自动减少CLDCLD指令复位方向标志：指令复位方向标志：DFDF0 0STDSTD指令置位方向标志：指令置位方向标志：DFDF1 1第第2章：中断允许标志章：中断允许标志IF（Inte

15、rrupt-enable Flag）控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应：控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应：设置设置IF1，则允许中断；，则允许中断；设置设置IF0，则禁止中断，则禁止中断CLICLI指令复位中断标志：指令复位中断标志：IFIF0 0STISTI指令置位中断标志：指令置位中断标志：IFIF1 1第第2章：陷阱标志章：陷阱标志TF（Trap Flag）用于控制处理器进入单步操作方式：用于控制处理器进入单步操作方式：设置设置TF0，处理器正常工作；，处理器正常工作；设置设置TF1，处理器，处理器单步执行指令单步执行指令单单步步执执行行指指令令处处理理器器在在每每条条指指令令执执行行

16、结结束束时，便产生一个编号为时，便产生一个编号为1 1的内部中断的内部中断这种内部中断称为这种内部中断称为单步中断单步中断所以所以TFTF也称为也称为单步标志单步标志n利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试n这种逐条指令调试程序的方法就是这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试单步调试第第2章：章：2.1.4 8088/8086的存储器结构的存储器结构存存储储器器是是计计算算机机存存储储信信息息的的地地方方。掌掌握握数数据据存存储储格格式式，以以及及存存储储器器的的分分段段管管理理对对以以后的汇编程序设计非常重要后的汇编程序设计非常重要你你能能区区别别寄寄存

17、存器器、存存储储器器(主主存存)、外外存存(包包括硬盘、光盘、磁带等存储介质括硬盘、光盘、磁带等存储介质)吗？吗？答案答案第第2章：寄存器、存储器和外存的区别章：寄存器、存储器和外存的区别寄寄存存器器是是微微处处理理器器（CPU）内内部部暂暂存存数数据据的的存存储储单元，以名称表示，例如：单元，以名称表示，例如：AX，BX.等等存存储储器器也也就就是是平平时时所所说说的的主主存存，也也叫叫内内存存，可可直直接与接与CPU进行数据交换。主存利用地址区别进行数据交换。主存利用地址区别外外存存主主要要指指用用来来长长久久保保存存数数据据的的外外部部存存储储介介质质，常常见见的的有有硬硬盘盘、光光盘盘

18、、磁磁带带、U盘盘等等。外外存存的的数数据据只能通过主存间接地与只能通过主存间接地与CPU交换数据交换数据程程序序及及其其数数据据可可以以长长久久存存放放在在外外存存，在在运运行行需需要要时才进入主存时才进入主存第第2章：章：1.数据的存储格式数据的存储格式计算机中信息的单位计算机中信息的单位二进制位二进制位BitBit：存储一位二进制数：存储一位二进制数：0 0或或1 1字节字节ByteByte：8 8个二进制位，个二进制位，D D7 7D D0 0字字WordWord：1616位，位，2 2个字节，个字节，D D1515D D0 0双字双字DWordDWord：3232位，位，4 4个字节

19、个字节，D D3131D D0 0最低有效位最低有效位LSBLSB：数据的最低位，：数据的最低位，D D0 0位位最最高高有有效效位位MSBMSB：数数据据的的最最高高位位，对对应应字字节节、字、双字分别指字、双字分别指D D7 7、D D1515、D D3131位位图示图示图示图示第第2章：存储单元及其存储内容章：存储单元及其存储内容每每个个存存储储单单元元都都有有一一个个编编号号；被被称称为为存储器地址存储器地址每个存储单元存放一个字节的内容每个存储单元存放一个字节的内容图示图示图示图示0002H0002H单元存放有一个数据单元存放有一个数据34H34H表达为表达为0002H0002H34

20、H34H第第2章：多字节数据存放方式章：多字节数据存放方式多多字字节节数数据据在在存存储储器器中中占占连连续续的的多多个个存储单元：存储单元：存存放放时时，低低字字节节存存入入低低地地址址，高高字字节节存存入高地址；入高地址；表表达达时时，用用它它的的低低地地址址表表示示多多字字节节数数据据占据的地址空间。占据的地址空间。图图2-52-5中中0002H“0002H“字字”单元的内容为：单元的内容为：0002H=1234H0002H=1234H0002H0002H号号“双字双字”单元的内容为：单元的内容为：0002H=78561234H0002H=78561234H 80 x86处处理理器器采采

21、用用“低低对对低低、高高对对高高”的的存存储储形形式式，被被称称为为“小小端端方方式式Little Endian”。相相 对对 应应 还还 存存 在在“大大 端端 方方 式式 Big Endian”。图示图示图示图示第第2章：数据的地址对齐章：数据的地址对齐同同一一个个存存储储器器地地址址可可以以是是字字节节单单元元地地址址、字字单单元元地地址址、双双字字单单元元地地址址等等等等（视视具具体体情情况况来确定）来确定）字字单单元元安安排排在在偶偶地地址址（xxx0B）、双双字字单单元元安安排排在在模模4地地址址（xx00B）等等，被被称称为为“地地址对齐（址对齐（Align）”对对于于不不对对齐

22、齐地地址址的的数数据据，处处理理器器访访问问时时，需要额外的访问存储器时间需要额外的访问存储器时间应应该该将将数数据据的的地地址址对对齐齐，以以取取得得较较高高的的存存取速度取速度第第2章：章：2.存储器的分段管理存储器的分段管理8088CPU8088CPU有有2020条地址线条地址线最大可寻址空间为最大可寻址空间为2 220201MB1MB物理地址范围从物理地址范围从00000H00000HFFFFFHFFFFFH8088CPU8088CPU将将 1MB1MB空空 间间 分分 成成 许许 多多 逻逻 辑辑 段段（SegmentSegment）每个段最大限制为每个段最大限制为64KB64KB段

23、地址的低段地址的低4 4位为位为0000B0000B这这样样，一一个个存存储储单单元元除除具具有有一一个个唯唯一一的的物物理地址外，还具有多个逻辑地址理地址外，还具有多个逻辑地址第第2章：物理地址和逻辑地址章：物理地址和逻辑地址8088CPU存存储储系系统统中中，对对应应每每个个物物理理存存储储单单元元都都有有一一个个唯唯一一的的20位位编编号号，就就是是物物理地址，从理地址，从00000H FFFFFH分分段段后后在在用用户户编编程程时时，采采用用逻逻辑辑地地址址，形式为形式为段基地址段基地址 :段内偏移地址段内偏移地址分隔符分隔符物理地址物理地址 14700H逻辑地址逻辑地址 1460H:

24、100H第第2章：逻辑地址章：逻辑地址段地址段地址说明逻辑段在主存中的起始位置说明逻辑段在主存中的起始位置8088规定段地址必须是模规定段地址必须是模16地址：地址：xxxx0H省省略略低低4位位0000B，段段地地址址就就可可以以用用16位位数数据表示，就能用据表示，就能用16位位段寄存器段寄存器表达段地址表达段地址偏偏移移地地址址说说明明主主存存单单元元距距离离段段起起始始位位置置的的偏移量偏移量每每段段不不超超过过64KB，偏偏移移地地址址也也可可用用16位位数数据表示据表示第第2章：物理地址和逻辑地址的转换章：物理地址和逻辑地址的转换将将逻逻辑辑地地址址中中的的段段地地址址左左移移4位

25、位，加加上上偏移地址就得到偏移地址就得到20位物理地址位物理地址一个物理地址可以有多个逻辑地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址逻辑地址 1460:1001460:100、1380:F001380:F00物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H146014600 0H H 100H 100H14700H14700H138013800 0H H F00H F00H14700H14700H段地址左移段地址左移4 4位位加上偏移地址加上偏移地址得到物理地址得到物理地址第第2章：章：3.段寄存器段寄存器8088有有4个个16位段寄存器位段寄存器CS（代码段）指明（代码

26、段）指明代码段代码段的起始地址的起始地址SS（堆栈段）指明（堆栈段）指明堆栈段堆栈段的起始地址的起始地址DS（数据段）指明（数据段）指明数据段数据段的起始地址的起始地址ES（附加段）指明（附加段）指明附加段附加段的起始地址的起始地址每每个个段段寄寄存存器器用用来来确确定定一一个个逻逻辑辑段段的的起起始地址，每种逻辑段均有各自的用途始地址，每种逻辑段均有各自的用途第第2章：代码段寄存器章：代码段寄存器CS（Code Segment）代码段用来存放程序的指令序列代码段用来存放程序的指令序列代码段寄存器代码段寄存器CS存放代码段的段地址存放代码段的段地址指令指针寄存器指令指针寄存器IP指示下条指令的

27、偏移地址指示下条指令的偏移地址处理器利用处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令取得下一条要执行的指令第第2章：堆栈段寄存器章：堆栈段寄存器SS（Stack Segment）堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址存放堆栈段的段地址堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据操作堆栈顶的数据第第2章：数据段寄存器章：数据段寄存器DS（Data Segment）数据段存放运行程序所用的数据数据段存放运行程序所用的数据数据段寄存器数据段寄存器DS存放数据段的

28、段地址存放数据段的段地址各各种种主主存存寻寻址址方方式式（有有效效地地址址EA）得得到到存存储储器器中操作数的偏移地址中操作数的偏移地址处理器利用处理器利用DS:EA存取数据段中的数据存取数据段中的数据第第2章：附加段寄存器章：附加段寄存器ES（Extra Segment）附加段是附加的数据段，也保存数据：附加段是附加的数据段，也保存数据：附加段寄存器附加段寄存器ES存放附加段的段地址存放附加段的段地址各各种种主主存存寻寻址址方方式式（有有效效地地址址EA）得得到到存存储储器器中操作数的偏移地址中操作数的偏移地址处理器利用处理器利用ES:EA存取附加段中的数据存取附加段中的数据串串操操作作指指

29、令令将将附附加加段段作作为为其其目目的的操操作作数数的的存放区域存放区域第第2章：如何分配各个逻辑段章：如何分配各个逻辑段程序的程序的指令指令序列必须安排在代码段序列必须安排在代码段程序使用的程序使用的堆栈堆栈一定在堆栈段一定在堆栈段程程序序中中的的数数据据默默认认是是安安排排在在数数据据段段，也也经经常常安安排排在在附附加加段段，尤尤其其是是串串操操作作的目的区必须是附加段的目的区必须是附加段数数据据的的存存放放比比较较灵灵活活，实实际际上上可可以以存存放在任何一种逻辑段中放在任何一种逻辑段中演示演示演示演示第第2章：段超越前缀指令章：段超越前缀指令没没有有指指明明时时，一一般般的的数数据据

30、访访问问在在DS段段；使用使用BP访问主存，则在访问主存，则在SS段段默默认认的的情情况况允允许许改改变变，需需要要使使用用段段超超越前缀指令；越前缀指令；8088指令系统中有指令系统中有4个：个：CS:；代码段超越，使用代码段的数据；代码段超越，使用代码段的数据SS:；堆栈段超越，使用堆栈段的数据；堆栈段超越，使用堆栈段的数据DS:；数据段超越，使用数据段的数据；数据段超越，使用数据段的数据ES:；附加段超越，使用附加段的数据；附加段超越，使用附加段的数据第第2章：段超越的示例章：段超越的示例没有段超越的指令实例：没有段超越的指令实例：MOV AX,2000H;AXDS:2000H；从默认的

31、；从默认的DS数据段取出数据数据段取出数据采用段超越前缀的指令实例：采用段超越前缀的指令实例：MOV AX,ES:2000H;AXES:2000H；从指定的；从指定的ES附加段取出数据附加段取出数据第第2章：段寄存器的使用规定章：段寄存器的使用规定访问存储器的方式访问存储器的方式默认默认可超越可超越偏移地址偏移地址取指令取指令CSCS无无IPIP堆栈操作堆栈操作SSSS无无SPSP一般数据访问一般数据访问DSDSCS ES SSCS ES SS有效地址有效地址EAEABPBP基址的寻址方式基址的寻址方式SSSSCS ES DSCS ES DS有效地址有效地址EAEA串操作的源操作数串操作的源操

32、作数DSDSCS ES SSCS ES SSSISI串操作的目的操作数串操作的目的操作数ESES无无DIDI第第2章：寄存器的总结章：寄存器的总结8088有有8个个8位位通通用用寄寄存存器器、8个个16位位通通用用寄存器寄存器 如图如图8088有有6个状态标志和个状态标志和3个控制标志个控制标志8088将将1MB存存储储空空间间分分段段管管理理，有有4个个段段寄寄存器，对应存器，对应4种逻辑段种逻辑段8088有有4个个段段超超越越前前缀缀指指令令，用用于于明明确确指指定定数据所在的逻辑段数据所在的逻辑段 熟悉上述内容后，就可以进入下节熟悉上述内容后，就可以进入下节累加器AHALBHBLCLDHDLCHSPSIDIIPFLAGSCSDSSSESBP基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器指令指针寄存器标志寄存器代码段寄存器段寄存器附加段寄存器堆栈段寄存器数据寄存器地址指针和变址寄存器控制寄存器通用寄存器数据段寄存器返回返回