微机原理与接口技术第5章ppt

第5章86系列微型计算机的指令系统5.186系列汇编语言及指令的格式与寻址方式5.2传送类指令5.3数据操作类指令5.4串操作指令5.5控制类指令习题指令是让计算机完成某种操作的命令，指令的集合称作指令系统，不同系列计算机有不同的指令系统。指令是根据计算机CPU硬件特点研制出来的，指令的符号用规定的英文字母组成，称为助记符。指令系统与计算机硬件有着某些对应关系，用指令进行编程能够充分开发计算机硬件资源，它的程序目标代码短、运行速度快，因此，指令语言是面向机器的语言，它在自动控制、智能化仪器仪表、监测等领域应用非常广泛。86系列指令系统是在8位微处理器86系列的指令系统基础上设计的，它兼容了86系列的全部指令，这部分对8位微处理器具有兼容性的指令往往是处理字节(8位)的。此外，86系列还有自己所特有的对字或字符串的处理指令，以及对带符号数的运算指令，中断指令和协处理器指令。5.186系列汇编语言及指令的格式与寻址方式5.1.186系列汇编语言指令语句格式任何一种汇编语言的指令语句都是与机器指令一一对应的，它通过汇编程序将其翻译成机器指令代码(目标代码)，让CPU执行某种操作。86系列汇编语言指令语句格式如图5.1所示。图中由前向后的箭头表示是可选项，由后向前的箭头表示是重复项，圆头方框表示是语句中的关键字。图5.1(1)标号是给该指令所在地址取的名字，必须后跟冒号“：”，它可以缺省，是可供选择的标识符。86系列汇编语言中可使用的标识符必须遵循下列规则：①标识符由字母(a～z，A～Z)、数字(0～9)或某些特殊字符(@，-，?)组成。②第一个字符必须是字母(a～z，A～Z)或某些特殊的符号(@，-，?)，但“?”不能单独作标识符。③标识符有效长度为31个字符，若超过31个字符，则只保留前面的31个字符为有效标识符。下面是有效的标识符：START：MY-CODE：ALPHA：NUM@-1：LOOP1：X：?MORE－350：BETA－1：DELAYIS：下面是无效的标识符：4LOOP：MAINA/B：BETA*：START＝3：GAMA＄1：NUM+1：?：ONE*TWO：(2)指令助记符是指令名称的代表符号，它是指令语句中的关键字，不可缺省，它表示本指令的操作类型，必要时可在指令助记符的前面加上一个或多个“前缀”，从而实现某些附加操作。(3)操作数是参加本指令运算的数据，有些指令不需要操作数，可以缺省；有些指令需要两个操作数，这时必须用逗号(，)将两个操作数分开；有些操作数可以用表达式来表示。(4)注释部分是可选项，允许缺省，如果带注释则必须用分号(；)开头，注释本身只用来对指令功能加以说明，给阅读程序带来方便，汇编程序不对它做任何处理。5.1.286系列CPU的寻址方式1.立即数寻址8086CPU指令系统中，有一部分指令所用的8位或16位操作数就在指令中提供，这种方式叫立即数寻址方式。例如：MOVAL，80H；将十六进制数80H送入ALMOVAX，1090H；将1090H送AX，AH中为10H，AL中为90H采用立即数寻址方式的指令主要用来对寄存器赋值。因为操作数可以从指令中直接取得，不需要运行总线周期，所以，立即数寻址方式的显著特点就是速度快。立即数可以为8位，也可以为16位；规定立即数只能是整数，不能是小数、变量或者其他类型的数据；另外还要注意，立即数只能作为源操作数。2.寄存器寻址如果操作数就在CPU的内部寄存器中，那么寄存器名可在指令中指出。这种寻址方式就叫寄存器寻址方式。对16位操作数来说，寄存器可以为AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP或者BP，而对8位操作数来说，寄存器可为AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL。例如：INCCX；将CX的内容加1ROLAH，1；将AH中的内容循环左移一位采用寄存器寻址方式的指令在执行时，操作就在CPU内部进行，不需要使用总线周期，因此，执行速度快。在一条指令中，可以对源操作数采用寄存器寻址方式，也可以对目的操作数采用寄存器寻址方式，还可以两者都用寄存器寻址方式。3.直接寻址使用直接寻址方式时，数据总是在存储器中，存储单元的有效地址由指令直接指出，所以直接寻址是对存储器进行访问时可采用的最简单的方式。例如：MOVAX，［1070H］；将DS段的1070H和1071H两单元的内容取到AX中要注意的是采用直接寻址方式时，如果指令前面没有用前缀指明操作数在哪一段，则默认为段寄存器是数据段寄存器DS。例如，上一条指令执行时，设DS＝2000H，则执行过程是将绝对地址为21070H和21071H两单元的内容取出送AX。如果要对其它段寄存器所指出的存储区进行直接寻址，则本条指令前必须用前缀指出段寄存器名。例如：CS：MOVBX，［3000H］；将CS段的3000H和3001H两单元的内容送BX设CS为5100H，则本指令在执行时，将54000H和54001H两单元的内容取出送BX。4.寄存器间接寻址采用寄存器间接寻址方式时，操作数一定在存储器中，存储单元的有效地址由寄存器指出，这些寄存器可以为BX，BP，SI和DI之一，即有效地址等于其中某一个寄存器的值：［BX］［BP］EA＝［SI］［DI］和直接寻址的情况一样，如果指令前面没有用前缀指明具体的段寄存器，则寻址时默认的段寄存器通常为DS。如寄存器为BP时，则对应的段寄存器为SS。采用寄存器间接寻址时，允许在指令中指定一个位移量，这样，有效地址通过将一个寄存器的内容加上一个位移量来得到。位移量可以为8位，也可以为16位。即：［BX］［BP］+8位位移量EA＝［SI］16位位移量［DI］在有些资料中，将位移量看成是一个相对值，因此把带位移量的寄存器间接寻址叫寄存器相对寻址。细分起来，寄存器间接寻址可分为以下4种：(1)以BX寄存器进行间接寻址——数据段基址寻址。用BX寄存器进行间接寻址时，默认的段寄存器为DS，因为BX称为基址寄存器，所以这种寻址方式也叫数据段基址寻址。例如：MOVAX，［BX］设DS＝5000H，BX＝3000H，则本指令在执行时，将53000H和53001H两单元的内容送AX。如果要对其它段寄存器所指的区域进行寻址，则必须在指令前用前缀指出段寄存器名。例如：ES∶MOVCX，［BX］设ES＝3000H，BX＝4000H，则本指令在执行时，将34000H和34001H两单元的内容送CX。(2)以BP寄存器进行间接寻址——堆栈段基址寻址。如果以寄存器BP对操作数进行间接寻址，则必须注意，操作数默认在堆栈段中，因为BP称为基址寄存器，所以这种寻址方式通常称为堆栈段基址寻址。例如：MOVBX，［BP］设SS＝5000H，BP＝4000H，则本指令在执行时，将54000H和54001H两单元的内容送BX。(3)以SI和DI寄存器进行间接寻址——变址寻址。SI和DI寄存器分别称为源变址寄存器和目的变址寄存器，所以用这两个寄存器来进行间接寻址也叫变址寻址。变址寻址通常用于对数组元素进行操作，另外，在“54串操作指令中还将讲到有些串操作指令要求用固定的变址寄存器对操作数进行寻址，操作过程中，指令会自动修改变址寄存器中的地址，以指向下一个操作数。(4)将BX，BP和SI，DI寄存器组合起来进行间接寻址——基址加变址的寻址。通常将BX和BP称为基址寄存器，将SI和DI称为变址寄存器。8086指令系统允许把基址寄存器和变址寄存器组成起来构成一种新的寻址方式，叫基址加变址的寻址。用这种寻址方式时，操作数的有效地址是1个基址寄存器(BX或BP)的内容加上一个变址寄存器(SI或DI)的内容。即：EA＝［BX］［SI］［BP］+［DI］例如：MOVAX，［BX+SI］设DS＝1000H，BX＝5000H，SI＝2000H，则上面指令在执行时，有效地址为7000H，本指令将17000H和17001H两单元的内容取到AX中。图5.2对堆栈中数组的访问在基址加变址的寻址方式中，只要用上BP寄存器，那么默认的段寄存器就是SS；在其它情况下，默认的段寄存器均为DS。如果操作数不在默认段，则要用前缀指出相应的段寄存器名。用基址加变址的寻址方式时，与变址寻址、基址寻址的情况类似，也允许带一个8位或16位的位移量。带位移量的基址加变址的寻址，在有些资料中也称为相对的基址加变址寻址。例如：MOVAX，［BX+SI+0050］；将BX和SI中的内容与0050相加作为有效地址由于基址加变址的寻址方式中，允许两个地址分量分别改变，而且有一个对段寄存器的约定规则——即如果基址寄存器用BX，则默认的段寄存器为DS；如果基址寄存器用BP，则默认的段寄存器为SS——这种寻址方式使用起来很灵活，特别是为堆栈中数组的访问过程提供了极大的方便。如图5.2所示，在访问堆栈数组时，可以在BP中存放堆栈顶的地址，位移量表示数组第一个元素到栈顶的距离，变址寄存器SI(也可为DI)指出数组元素。图5.2图5.3对8086有关操作数的各种寻址方式进行了总结。图中不仅指出了每种寻址方式下操作数的来源，还表明了有效地址的计算方法。图5.3为了使读者对各种寻址方式有个比较，下面举一个综合性的例子。【例5.1】设BX＝0158H，DI＝10A5H，位移量＝1B57H，DS＝2100H，并假定没有使用段前缀，即把DS作为操作数对应的段寄存器。在各种寻址方式下，这些寄存器和位移量所产生的有效地址和物理地址为：①直接寻址：有效地址＝1B57H物理地址＝21000H+1B57H＝22B57H②寄存器间接寻址(寄存器为BX)：有效地址＝0158H物理地址＝21000H+0158H＝21158H③BX寄存器相对间接寻址：有效地址＝0158H+1B57H＝1CAFH物理地址＝21000H+1CAFH＝22CAFH④变址寻址(寄存器为DI)：有效地址＝10A5H物理地址＝21000H+10A5H＝220A5H⑤DI寄存器相对变址寻址：有效地址＝10A5H+1B57H＝2BFCH物理地址＝21000H+2BFCH＝23BFCH⑥基址加变址的寻址(BX为基址寄存器，DI为变址寄存器)：有效地址＝0158H+10A5H＝11FDH物理地址＝21000H+11FDH＝221FDH⑦相对的基址加变址的寻址(BX为基址寄存器，DI为变址寄存器)：有效地址＝0158H+10A5H+1B57H＝2D54H物理地址＝21000H+2D54H＝23D54H传送类指令是指令系统中最活跃的一类指令，也是条数最多的一类指令，主要用于数据的保存及交换等场合。我们把这类指令分为4种，并把各种指令操作码助记符和对应的操作数列表格如表5.1所示。5.2传送类指令的内部寄存器或者内存单元。例如：在子程序调用和中断处理过程时，分别要保存返回地址和断点地址，在进入子程序和中断处理后，还需要保留通用寄存器的值；子程序返回和中断处理返回时，则要恢复通用寄存器的值，并分别将返回地址或断点地址恢复到指令指针寄存器中。这些功能都要通过堆栈来实现，其中寄存器的保存和恢复需要由堆栈指令来完成。86系列指令系统中提供了专用的堆栈操作指令，其中PUSH是把字压入堆栈，POP是把字弹出堆栈。在程序中采用堆栈操作指令时，应预置堆栈段寄存器SS、堆栈指示器SP的值，同时，使SP的内容为当前堆栈段的栈顶。5.2.1通用数据传送指令通用传送指令中包括最基本的传送指令MOV，堆栈指令PUSH和POP，数据交换指令XCHG。1.最基本的传送指令MOV指令是形式最简单、用得最多的指令。它可以实现CPU内部寄存器之间的数据传送、寄存器和内存之间的数据传送，还可以把一个立即数送给CPU在执行PUSH指令时，首先，堆栈指示器SP自动减2；然后，将一个字以源操作数传送至栈顶。POP指令的执行过程正好与PUSH指令相反，它把由SP指出的当前堆栈段的栈顶的一个操作数(一个字)，传送到目的操作数中，然后，SP自动加2，指向新的栈顶。POP指令中的目的操作数可以是除代码段寄存器CS之外的其它寄存器和存储器。在86系列指令系统中，不允许CS寄存器作为目的操作数使用。这是因为，一旦改变了代码段