微型计算机原理与接口技术课件 第3章

1第3章指令系统2主要内容：指令系统的一般概念对操作数的寻址方式六大类指令的操作原理：操作码的含义指令对操作数的要求指令执行的结果3§3.1概述4了解:指令及指令系统；指令的格式；指令中的操作数类型；指令字长与机器字长；指令的执行时间CISC和RISC指令系统5一、指令与指令系统指令：控制计算机完成某种操作的命令指令系统：处理器所能识别的所有指令的集合指令的兼容性：同一系列机的指令都是兼容的。6二、指令格式指令中应包含的信息：运算数据的来源运算结果的去向执行的操作7指令格式操作码[操作数]，[操作数]执行何种操作目标操作数源操作数参加操作的数据或数据存放的地址8指令格式：零操作数指令：操作码单操作数指令：操作码操作数双操作数指令：操作码操作数，操作数多操作数指令：三操作数及以上9三、指令中的操作数立即数寄存器存储器表征参加操作的数据本身表征数据存放的地址10立即数操作数立即数本身是参加操作的数据，可以是8位或16位，只能作为源操作数。例：MOVAX，1234HMOVBL，22H立即数无法作为目标操作数立即数可以是无符号或带符号数，其数值应在可取值范围内。11寄存器操作数：参加运算的数存放在指令给出的寄存器中，可以是16位或8位。例：MOVAX，BXMOVDL，CH12存储器操作数参加运算的数存放在存储器的某一个或某两个单元中。表现形式：[]立即数或寄存器[]中的内容是存放所寻找数据的单元的偏移地址13存储器操作数例例：MOVAX，[1200H]MOVAL，[1200H]22H11H1200H偏移地址AHAL┇14四、指令字长指令字长：由操作码的长度、操作数地址长度、操作数个数决定。15五、指令的执行速度指令的字长影响指令的执行速度对不同的操作数，指令执行的时间不同：存储器快！立即数寄存器16六、CISC和RISC指令系统CISC（complexinstructionsetcomputer）指令的功能强，种类多，常用指令用硬件实现；指令系统复杂，难使用。RISC指令系统指令功能较弱，种类少，格式简单；多数指令在一个计算机周期内完成；对存储器的结构和存取速度要求较高。17§3.2寻址方式18寻址方式寻找操作数所在地址的方法寻找转移地址的方法本节19寻址方式操作数可能的来源或存放处：由指令直接给出寄存器内存单元寻找操作数所在地址的方法可以有三种大类型指令直接给出的方式存放于寄存器中的寻址方式存放于存储器中的寻址方式20一、立即寻址指令中的源操作数是立即数，即源操作数是参加操作的数据本身例：MOVAX，1200H12H00HAHALMOV代码段┇立即寻址仅适合于源操作数21二、寄存器寻址参加操作的操作数在CPU的通用寄存器中。例：MOVAX，BXAXBX22三、直接寻址指令中直接给出操作数的偏移地址默认在数据段例：MOVAX，[1200H]22H11H1200H偏移地址┇数据段AHAL23直接寻址直接寻址方式下，操作数的段地址默认为数据段，但允许段重设，即由指令定义段。例：MOVAX，ES：[1200H]24四、寄存器间接寻址参与操作的操作数存放在内存中，其偏移地址为指令中的寄存器的内容。25寄存器间接寻址例例：MOVAX，[BX]设BX=1200H22H11H1200H偏移地址AHAL┇1122数据段代码段MOV26寄存器间接寻址由寄存器间接给出操作数的偏移地址；存放偏移地址的寄存器称为间址寄存器，它们是：BX，BP，SI，DI操作数的段地址（数据处于哪个段）取决于选择哪一个间址寄存器：BX，SI，DIBP默认在数据段默认在堆栈段27寄存器间接寻址寄存器间接寻址基址寻址（间址寄存器为基址寄存器BX，BP）变址寻址（间址寄存器为变址寄存器SI，DI）28五、寄存器相对寻址操作数的偏移地址为寄存器的内容加上一个位移量例：MOVAX，[BX+DATA]设：DS=2000H，BX=0220H，DATA=05H则：AX=[20225H]29六、基址、变址寻址操作数的偏移地址为一个基址寄存器的内容+一个变址寄存器的内容；操作数的段地址由选择的基址寄存器决定基址寄存器为BX，默认在数据段基址寄存器为BP，默认在堆栈段基址变址寻址方式与相对寻址方式一样，主要用于一维数组操作。30例：执行下列指令：MOVSI，1100HMOVBX，SIMOVAX，[SI+BX]22H11H2200H偏移地址AHAL┇1122数据段31七、基址、变址、相对寻址操作数的偏移地址为：基址寄存器内容+变址寄存器内容+位移量操作数的段地址由选择的基址寄存器决定。基址变址相对寻址方式主要用于二维表格操作。32例：执行以下程序段：MOVDI，1100HMOVBP，DIMOVAL，[BP][DI]522H11H2205H偏移地址AL┇22堆栈段33八、隐含寻址指令中隐含了一个或两个操作数的地址，即操作数在默认的地址中。例：MULBL指令执行：AL×BLAX34§3.38086指令系统35掌握：指令码的含义指令对操作数的要求指令的对标志位的影响指令的功能368086指令系统从功能上包括六大类：数据传送算术运算逻辑运算和移位串操作程序控制处理器控制37数据传送指令通用数据传送输入输出地址传送标志位操作38一、通用数据传送一般数据传送指令堆栈操作指令交换指令查表转换指令字位扩展指令特点：该类指令的执行对标志位不产生影响391.一般数据传送指令一般数据传送指令MOV格式：MOVdest，src操作：src例：MOVAL，BLdest40一般数据传送指令注意点：两操作数字长必须相同；两操作数不允许同时为存储器操作数；两操作数不允许同时为段寄存器；在源操作数是立即数时，目标操作数不能是段寄存器；IP和CS不作为目标操作数，FLAGS一般也不作为操作数在指令中出现。41一般数据传送指令例判断下列指令的正确性：MOVAL，BXMOVAX，[SI]05HMOV[BX][BP]，BXMOVDS，1000HMOVDX，09HMOV[1200]，[SI]42一般数据传送指令应用例将(*)的ASCII码2AH送入内存数据段1000H开始的100个单元中。题目分析：确定首地址确定数据长度写一次数据修改单元地址修改长度值判断写完否？未完继续写入，否则结束1063H100B1000H┇┇2AH数据段2AH2AH2AH43一般数据传送指令应用例程序段：MOVDI，1000HMOVCX，64HMOVAL，2AHAGAIN：MOV[DI]，ALINCDI；DI+1DECCX；CX-1JNZAGAIN；CX≠0则继续HLT44上段程序在代码段中的存放形式設CS=109EH，IP=0100H，则各条指令在代码段中的存放地址如下：CS:IP机器指令汇编指令109E：0100B80010MOVDI，1000H109E：0103.MOVCX，64H109E：0105.MOVAL，2AH109E：0107.MOV[DI]，AL109E：0109INCDI109E：010ADECCX109E：010BJNZ0107H109E：010DHLT45数据段中的分布送上2AH后数据段中相应存储单元的内容改变如下：DS：10002A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10102A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10202A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10302A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10402A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10502A2A2A2A2A2A2A2A-2A2A2A2A2A2A2A2ADS：10602A2A2A2A000000000000000000000000偏移地址[DI]462.堆栈操作指令掌握：有关堆栈的概念栈顶、栈首、栈底堆栈指令的操作原理执行过程，执行结果47堆栈操作的原则先进后出以字为单位48堆栈操作指令压栈指令PUSH格式:PUSHOPRD出栈指令POP格式:POPOPRD16位寄存器或存储器两单元16位寄存器或存储器两单元49压栈指令PUSH指令执行过程：SP-2→SP操作数高字节→SP+1操作数低字节→SP┇SP堆栈段SP高8位低8位50压栈指令的操作设AX=1234H，SP=1200H执行PUSHAX指令后堆栈区的状态：1200H┇堆栈段SP-2=11FEH12H34H1200H┇堆栈段12H34HAX入栈后入栈前51出栈指令POP指令执行过程：SPSP+1SP←SP+2操作数低字节操作数高字节┇SP堆栈段SP高8位低8位52出栈指令的操作执行POPAX12H34H11FEH┇堆栈段代码段PUSH1234AXSP+21200H┇出栈后出栈前53堆栈操作指令说明指令的操作数必须是16位的；操作数可以是寄存器或存储器两单元，但不能是立即数；不能从栈顶弹出一个字给CS；PUSH和POP指令在程序中一般成对出现；PUSH指令的操作方向是从高地址向低地址，而POP指令的操作正好相反。54堆栈操作指令例MOVAX，1234HMOVSP，AXMOVBX，5678HMOV[BX]，AHMOV[BX+1]，BLPUSHAXPUSHBXPUSHWORDPTR[BX]POPWORDPTR[BX]POPAXPOPBX┇如此，会使AX和BX的内容互换553.交换指令格式：XCHGREG，MEM/REG注：两操作数必须有一个是寄存器操作数不允许使用段寄存器。例：XCHGAX，BXXCHG[2000]，CL564.查表指令格式：XLAT说明：用BX的内容代表表格首地址，AL内容为表内位移量，BX+AL得到要查找元素的偏移地址操作：将BX+AL所指单元的内容送AL57查表指令例数据段中存放有一张ASCII码转换表，设首地址为2000H，现欲查出表中第11个代码的ASCII码303132...394142...45462000H+02000H+11‘0’‘1’‘2’‘9’‘A’‘B’‘E’‘F’58查表指令例可用如下指令实现：MOVBX，2000H；BX←表首地址MOVAL，0BH；AL←序号XLAT；查表转换执行后：AL=42H还可用其他方法实现，如：MOVBX，2000HMOVAL，[BX+0BH]595.字位扩展指令将符号数的符号位扩展到高位；指令为零操作数指令，采用隐含寻址，隐含的操作数为AX及AX，DX无符号数的扩展规则为在高位补060字节到字的扩展指令格式：CBW操作：将AL内容扩展到AX规则：若最高位=1，则执行后AH=FFH若最高位=0，则执行后AH=00H61字到双字的扩展指令格式：CWD操作：将AX内容扩展到DXAX规则：若最高位=1，则执行后DX=FFFFH若最高位=0，则执行后DX=0000H62字位扩展指令例判断以下指令执行结果：MOVAL，44HCBWMOVAX，0AFDEHCWDMOVAL，86HCBW63二、输入输出指令掌握：指令的格式及操作指令的两种寻址方式指令对操作数的要求64输入输出指令专门面向I/O端口操作的指令指令格式：输入指令：INacc，PORT输出指令：OUTPORT，acc端口地址65指令寻址方式根据端口地址码的长度，指令具有两种不同的端口地址表现形式。直接寻址端口地址为8位时，指令中直接给出8位端口地址；寻址256个端口。间接寻址端口地址为16位时，指令中的端口地址必须由DX指定；可寻址64K个端口。66I/O指令例INAX，80HMOVDX，2400HINAL，DXOUT35H，AX