微机原理ppt课件第03章.ppt
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1、微机原理与接口技术李宝平计算机学院通信工程系80 x86指令系统指令系统 主要内容:主要内容:l指令系统的指令系统的一般概念一般概念l操作数的操作数的寻址方式寻址方式l六大类指令六大类指令的操作原理的操作原理 操作码的含义操作码的含义 指令对操作数的要求指令对操作数的要求 指令执行的结果指令执行的结果80 x86指令系统指令系统 3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述指令指令 控制计算机完成指定操作的命令控制计算机完成指定操作的命令机器指令机器指令指令的二进制代码形式。例如:指令的二进制代码形式。例如:CD21H汇编指令汇编指令助记符形式的指令。例如:助记符形式的指令。例如:INT
2、21H指令系统指令系统CPU所有指令及其使用规则的集合所有指令及其使用规则的集合8088/8086指令系统:(1)指令向后兼容(x86系列)(2)应用广泛,资料易于寻找80 x86指令系统指令系统 指令指令指令指令按功能分为六大类按功能分为六大类按功能分为六大类按功能分为六大类(92929292种)种)种)种)参见 附录1 8086/8088 指令系统 P458(1)数据传送类;)数据传送类;(2)算术运算类;)算术运算类;(3)逻辑运算和移位;)逻辑运算和移位;(4)串操作;)串操作;(5)控制转移类;)控制转移类;(6)处理器控制。)处理器控制。80 x86指令系统指令系统 3.1.1 3
3、.1.1 指令的基本构成指令的基本构成指令的基本构成指令的基本构成说明说明要执行的是要执行的是什么操作什么操作操作对象,可以有操作对象,可以有0个、个、1个或个或2个个目的目的源源80 x86指令系统指令系统 指令举例:ADD AX,SI+6MOV AX,BX操作码 操作数INC BXHLT80 x86指令系统指令系统 部分部分8088/8086常用指令常用指令指令类型指令类型指令类型指令类型助记符助记符助记符助记符数数数数据据据据传传传传送送送送数据传送数据传送数据传送数据传送MOVMOV,PUSH/POPPUSH/POP,XCHGXCHG等等等等地址传送地址传送地址传送地址传送LEALEA
4、,LDSLDS,LESLES输入输出输入输出输入输出输入输出ININ,OUTOUT算算算算术术术术运运运运算算算算加法加法加法加法ADDADD,ADCADC,INCINC减法减法减法减法SUBSUB,SBBSBB,DECDEC,NEGNEG,CMPCMP乘乘乘乘/除法除法除法除法MULMUL,IMULIMUL,DIVDIV,IDIVIDIV逻辑逻辑逻辑逻辑ANDAND,OROR,NOTNOT,XORXOR,TESTTEST移位移位移位移位SHL/SHR/SARSHL/SHR/SAR,ROL/RORROL/ROR,RCL/RCRRCL/RCR串操作串操作串操作串操作MOVSMOVS,CMPSCM
5、PS,SCASSCAS,LODSLODS,STOSSTOS控制转移控制转移控制转移控制转移JMPJMP,JXXJXX,LOOPLOOP,CALL/RETCALL/RET,INT/IRETINT/IRET80 x86指令系统指令系统 8088/8086的操作数分为的操作数分为4类类1 1、立即数(常数)源操作数就是参加操作的数据本身,它源操作数就是参加操作的数据本身,它源操作数就是参加操作的数据本身,它源操作数就是参加操作的数据本身,它们可以是们可以是们可以是们可以是8 8位或位或位或位或1616位。位。位。位。取值范围如下表:取值范围如下表:取值范围如下表:取值范围如下表:8 8位位位位161
6、6位位位位无符号数无符号数无符号数无符号数00H-FFH(0-255)00H-FFH(0-255)0000H-FFFFH(0-65535)0000H-FFFFH(0-65535)带符号数带符号数带符号数带符号数80H-7FH(-128127)80H-7FH(-128127)8000H-7FFFH(-3276832767)8000H-7FFFH(-3276832767)MOV AX,0FA00H;正确正确MOV 8000H,DX;错误错误操作数操作数数据(立即数)数据(立即数)地址地址:寄存器寄存器(名称名称)、存储器单元(地址)、存储器单元(地址)I/O接口的端口(地址)接口的端口(地址)80
7、 x86指令系统指令系统 2、寄存器操作数放在放在8个个通用寄存器通用寄存器或或4个个段寄存器段寄存器中的操作数中的操作数表示参加运算的数存放在指令给出的寄存器中,可以是表示参加运算的数存放在指令给出的寄存器中,可以是16位或位或8位。位。80 x86指令系统指令系统 只能存放字操作数只能存放字操作数段寄存器存放段寄存器存放当前操作数的当前操作数的段基地址段基地址可可作为源或目的操作数作为源或目的操作数(但但CS不作为目的操作数不作为目的操作数),不允许将不允许将立即数传送到段寄存器立即数传送到段寄存器,可通过某个通用寄存器传递改变可通过某个通用寄存器传递改变SIDIBPSPCSDSESSS8
8、0 x86指令系统指令系统 3、存储器操作数存储器操作数存储器操作数字节字节字字双字双字124类型类型存储单元个数存储单元个数一般一般不允许不允许两个两个操作数同时为存储器操作数操作数同时为存储器操作数Flags 标志寄存器:仅有个别指令可用它作为操作数 IP 不能用指令指针寄存器:它作为操作数,顺序执行时它自动加1,跳转执行时自动会跳转表示当前参加运算的数存放在存储器的某表示当前参加运算的数存放在存储器的某1/2/4个单元中个单元中80 x86指令系统指令系统 存储存储单元的单元的物理地址物理地址=段基地址段基地址16+偏移地址偏移地址若指令中没有指明所涉及的段寄存器,CPU就采用默认的段寄
9、存器来确定操作数所在的段。表表3.3 段寄存器使用的一些基本约定段寄存器使用的一些基本约定80868086规定了访问存储器段的规则:规定了访问存储器段的规则:规定了访问存储器段的规则:规定了访问存储器段的规则:此规则定义了段地址寄存器和偏移地址寄存器的组合此规则定义了段地址寄存器和偏移地址寄存器的组合此规则定义了段地址寄存器和偏移地址寄存器的组合此规则定义了段地址寄存器和偏移地址寄存器的组合方式,其默认规则如下表:方式,其默认规则如下表:方式,其默认规则如下表:方式,其默认规则如下表:默认段地址默认段地址默认段地址默认段地址偏移地址偏移地址偏移地址偏移地址用于访问用于访问用于访问用于访问CSC
10、SIPIP指令指令指令指令SSSSSPSP、BPBP堆栈中的数据堆栈中的数据堆栈中的数据堆栈中的数据DS(DS(可超越可超越可超越可超越)BXBX、DIDI、SISI、8 8位或位或位或位或1616位数位数位数位数数据段中的数据数据段中的数据数据段中的数据数据段中的数据ESES串指令的串指令的串指令的串指令的DIDI目标串操作数目标串操作数目标串操作数目标串操作数80 x86指令系统指令系统 存储器操作数的存储器操作数的偏移地址偏移地址(也称(也称有效地址有效地址EA)要要用用“EA”方方括号括起来括号括起来,它它可以通过不同的寻址方式由指令给出可以通过不同的寻址方式由指令给出;存储器操作数的
11、存储器操作数的段基地址段基地址(也称也称段段头地址头地址)一般省去,按隐含规一般省去,按隐含规则确定它们,也可直接给出进行段超越。则确定它们,也可直接给出进行段超越。例如例如 若若(BX)=2000H,(SI)=0A00H,(DI)=2A00H,则以下指令的结果是一样的:则以下指令的结果是一样的:MOV AL,2A00H ;隐含段头为隐含段头为DS,直接寻址,直接寻址MOV AL,BX+0A00H;隐含段头为隐含段头为DS,寄存器相对寻址,寄存器相对寻址MOV AL,BXSI ;隐含段头为隐含段头为DS,基址,基址-变址寻址变址寻址MOV AL,DI ;隐含段头为隐含段头为DS,寄存器间接寻址
12、,寄存器间接寻址但但 MOV AL,ES:2A00H ;段超越,段头为段超越,段头为ES,与前,与前4条不同条不同存储存储单元的单元的物理地址物理地址=段基地址段基地址16+偏移地址偏移地址注意:注意:存储器数据表示形式:存储器数据表示形式:地址值或寄存器地址值或寄存器80 x86指令系统指令系统、I/OI/O接口操作数接口操作数I/O接口操作数接口操作数字节字节字字12类型类型 存储单元个数存储单元个数一般一般不允许不允许两个两个操作数同时为操作数同时为I/O接口接口操作数操作数I/O接口地址为接口地址为16位位,一般采用,一般采用DX寄存器间接寻址给出;有时寄存器间接寻址给出;有时I/O接
13、口地址仅用接口地址仅用8位位,这时可采用直接寻址。,这时可采用直接寻址。例如:IN AL,DX;括号习惯都省去写为 IN AL,DX OUT 80H,AL;括号习惯都省去写为 OUT 80H,AL注意:注意:不要理解为:MOV AL,DX 和MOV 80H,AL,它们完全不同。表示当前参加运算的数存放在表示当前参加运算的数存放在I/O接口的某接口的某1/2个端口中个端口中80 x86指令系统指令系统 一条指令的执行时间一条指令的执行时间=3.1.2 3.1.2 指令的执行时间指令的执行时间指令的执行时间指令的执行时间取指令取指令取操作数取操作数执行指令执行指令传送结果传送结果单位用时钟周期数单
14、位用时钟周期数T表示表示常用指令执行时间常用指令执行时间 P458P458计算偏移地址计算偏移地址EAEA所需时间所需时间结论:结论:1)尽量使用寄存器作为操作数)尽量使用寄存器作为操作数 2)若有可能,用移位代替乘除法)若有可能,用移位代替乘除法 3)尽量使用简单的寻址方式)尽量使用简单的寻址方式执行执行80 x86指令系统指令系统 寻址方式寻找操作数的方法l l 寻找寻找寻找寻找操作数操作数操作数操作数的的的的地址地址地址地址(一般指源操作数)(一般指源操作数)(一般指源操作数)(一般指源操作数)l l 寻找要执行的下一条寻找要执行的下一条寻找要执行的下一条寻找要执行的下一条指令指令指令指
15、令的的的的地址地址地址地址在在在在80868086指令系统中,指令系统中,指令系统中,指令系统中,操作数所在地址的寻址方式可操作数所在地址的寻址方式可操作数所在地址的寻址方式可操作数所在地址的寻址方式可分为分为分为分为8 8种种种种:立即寻址立即寻址立即寻址立即寻址 寄存器相对寻址寄存器相对寻址寄存器相对寻址寄存器相对寻址 直接寻址直接寻址直接寻址直接寻址 基址基址基址基址-变址寻址变址寻址变址寻址变址寻址 寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址 相对的基址相对的基址相对的基址相对的基址-变址寻址变址寻址变址寻址变址寻址 寄存器间接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址 隐含寻址隐含
16、寻址隐含寻址隐含寻址3.23.2 80868086的的寻址方式寻址方式80 x86指令系统指令系统 l 操作数操作数(为一常数为一常数)直接直接由指令给出由指令给出 (此操作数称为此操作数称为立即数立即数)l 立即寻址只能用于源操作数立即寻址只能用于源操作数l 例:例:MOV AX,1C8FH MOV BYTE PTR2A00H,8FH 错误例:错误例:MOV 2A00H,AX ;错误!错误!3.1.2 3.1.2 立即寻址立即寻址立即寻址立即寻址80 x86指令系统指令系统 立立即即数数操作码操作码低低8位位高高8位位存储器存储器MOV操作码操作码02H31HAHAL代码段代码段立即寻址指令
17、在存立即寻址指令在存储器中的存放形式储器中的存放形式AX指令操作例:指令操作例:MOV AX,3102H ;AX 3102H 执行后,执行后,(AH)=31H,(AL)=02H用途:用途:直接给出操作数据,立即数存放在内存的代码段中80 x86指令系统指令系统 3.2.3 3.2.3 寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址l 操作数放在某个寄存器中操作数放在某个寄存器中l 源操作数与目的操作数字长要相同源操作数与目的操作数字长要相同l 寄存器寻址与段地址无关寄存器寻址与段地址无关l 例:例:MOV AX,BX MOV 3F00H,AX MOV CL,AL 错误例:错误例:MOV AX,BL
18、;字长不同字长不同 MOV ES:AX,DX ;寄存器与段无关寄存器与段无关80 x86指令系统指令系统 AXSI2233H2233H指令操作例:指令操作例:MOV SI,AX ;SI (AX)指令执行前:(AX)=2233H 指令执行后:(AX)=2233H,(SI)=2233H用途:用途:操作数存放在寄存器中,根据寄存器名称寻找寄存器里面的数据。80 x86指令系统指令系统 3.2.2 3.2.2 直接寻址直接寻址直接寻址直接寻址l 指令指令中直接给出中直接给出存储器操作数的存储器操作数的16位位偏移地址偏移地址 或或I/O接口接口仅仅8位端口地址位端口地址 存储器偏移地址也称为存储器偏移
19、地址也称为有效地址有效地址(EA,Effective Address)l存储器存储器默认默认的段寄存器为的段寄存器为DS,但也可以显式地指定其他段寄存器但也可以显式地指定其他段寄存器称为称为段超越段超越前缀前缀l存储器偏移地址也可用存储器偏移地址也可用符号地址符号地址来表示,如来表示,如ADDR、VARl 例:例:MOV AX,2A00H;段头隐含为段头隐含为DS MOV DX,ES:2A00H;段超越;段超越 MOV SI,TABLE_PTR;段头隐含为段头隐含为DS还有:还有:IN AL,90H;括号可以省去;括号可以省去 OUT 85H,AL;括号可以省去;括号可以省去80 x86指令系
20、统指令系统 例:例:MOV AX,3102H ;AL (3102H),AH (3103H)如果(DS)=2000H,(23102H)=CDH,(23103H)=ABH则操作数的物理地址为:20000H+3102H=23102H指令执行后:(AX)=ABCDHMOV操作码操作码02H31HAHAL23102HCDHABH存储器存储器代码段数据段.23103H用途:用途:用于操作数存放在存储器单元中 或I/O接口地址仅为8位的的端口中80 x86指令系统指令系统 3.2.4 3.2.4 寄存器间接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址l l 操作数操作数的的偏移地址偏移地址(有效地址有效地
21、址EAEA)放在放在寄存器寄存器中中l l 只有只有SISI、DIDI、BXBX和和BPBP可作间址寄存器可作间址寄存器 l l 例:例:MOV AX,BXMOV AX,BX MOV CL,CS:DI MOV CL,CS:DI IN AL IN AL,DXDX;括号可省去;括号可省去 OUTOUT DXDX,ALAL;括号可省去;括号可省去 错误例错误例 :MOV AX,DXMOV AX,DX MOV CL,AXMOV CL,AXEA=(BX)(BP)(SI)(DI)80 x86指令系统指令系统 指令操作例:指令操作例:MOV AXMOV AX,SISI若若 (DS)=6000H,DS)=60
22、00H,(SI)=1200H,(61200H)=44H,(61201H)=33H(SI)=1200H,(61200H)=44H,(61201H)=33H则指令执行后,则指令执行后,(AX)=3344H(AX)=3344H。44H33H60001200DSSI6000061200 61200HAX存储器存储器数据段+)120044H33H用途:用途:操作数存放在存储器或I/O接口地址为16位的的寻址80 x86指令系统指令系统 3.2.5 3.2.5 寄存器相对寻址寄存器相对寻址寄存器相对寻址寄存器相对寻址l EA=间址寄存器的内容间址寄存器的内容+8/16位的位移量位的位移量寄存器相对寻址寄存
23、器相对寻址常用于存取表格或一维数组中的常用于存取表格或一维数组中的元素元素把把表格的起始地址作为位移量表格的起始地址作为位移量,元素的下元素的下标值放在间址寄存器中标值放在间址寄存器中(或反之)或反之)EA=(BX)(BP)(SI)(DI)+8位16位位移量 80 x86指令系统指令系统 l l 例:例:MOV AX,BX+8MOV AX,BX+8 MOV CX,TABLESI MOV CX,TABLESI MOV AX,BP+1000H;MOV AX,BP+1000H;默认段寄存器为默认段寄存器为SSSSl l 指令操作例:指令操作例:MOV AXMOV AX,DATABXDATABX 若若
24、(DS)=6000H,(BX)=1000H,DATA=2A00H,(DS)=6000H,(BX)=1000H,DATA=2A00H,(63A00H)=66H,(63A01H)=55H (63A00H)=66H,(63A01H)=55H 则物理地址则物理地址 =60000H+1000H+2A00H=63A00H=60000H+1000H+2A00H=63A00H 指令执行后指令执行后:(AXAX)=5566H=5566H(见下页图示)见下页图示)80 x86指令系统指令系统 操作码操作码00 偏移量低2A 偏移量高DS 60000BX 1000+DATA 2A0063A0063A00HAHALA
25、X代码段数据段.66H55HMOV AX,DATABX用途:用途:操作数存放在存储器地址指定的单元中80 x86指令系统指令系统 3.2.6 3.2.6 基址基址基址基址-变址寻址变址寻址变址寻址变址寻址l 若操作数的偏移地址:若操作数的偏移地址:由由基址寄存器基址寄存器(BXBX或或BPBP)给出给出 基址寻址方式基址寻址方式 由由变址寄存器变址寄存器(SISI或或DIDI)给出给出 变址寻址方式变址寻址方式l 由一个基址寄存器由一个基址寄存器的内容和一个变址寄存器的内容和一个变址寄存器的内的内容相加而形成操作数的偏移地址容相加而形成操作数的偏移地址,称为称为基址基址-变址寻变址寻址址。EA
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- 微机 原理 ppt 课件 03
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