第三章 8086的寻址方式和指令系统[3-1]

There’salwaysmoretolearn,andtherearealwaysbetterwaystodowhatyou’vedonebefore.—DONANLDE.KNUTH微型计算机原理与接口技术第三讲佘青山[e-mail]2第三章8086的寻址方式和指令系统8086的寻址方式微机系统指令的机器码表示方法(自学)8086的指令系统内容提要3§3-18086的寻址方式一、概述1、有关定义指令（Instruction）——指示CPU执行某种规定操作的命令指令集或指令系统（InstructionSet）——某一CPU所能执行的全部指令的集合定义了程序员能使硬件完成的基本操作。机器指令（机器码）——指令的二进制代码形式。例如：CD21H汇编指令——利用指令的助记符（MnemonicSymbol）、符号地址、标号来编写的语言。例如：MOVAX,21H4§3-18086的寻址方式一、概述举例：MOVAL,7；立即数取入累加器ADDAL,10；加立即数HLT；停机汇编指令（助记符形式）机器码（二进制形式）说明MOVAL,710110000（MOVAL,n）一条两字节指令，把指令第二个字节的立即数送到累加器AL00000111（n=7）ADDAL,1000000100（ADDAL,n）一条两字节指令，累加器AL中的内容与指令第二字节的立即数相加，结果放在AL中00001010（n=10）HLT11110100（HLT）停止操作指令与机器码5§3-18086的寻址方式一、概述2、指令通常应提供的信息通知微处理器做什么操作操作数从哪里来操作结果放在哪里对于调用和转移指令，还要涉及转移或调用地址的提供方式3、指令的组成操作码（Opcode）——通知微处理器执行什么操作操作数（Operand）——指出指令在执行过程中所需要的操作数（其值为多少或者放在什么地方），以及操作结果送到哪里。操作数可以存放在寄存器、存储器、I/O端口地址中，也可以是在指令中（立即数）。6§3-18086的寻址方式一、概述4、指令的一般格式操作数可以有零个，一个或两个。示例：（1）单操作数指令：INCAX；只需要指出加1的操作数，它是单操作数指令。（2）双操作数指令：如ADDAX,BX大多数运算型指令都是双操作数指令。（3）无操作数指令：如NOP（空操作指令）操作码操作数……操作数7§3-18086的寻址方式MOVAX，BX双操作数指令形式：操作码目的操作数，源操作数数据流动方向：从右移向左注意：目的与源操作数总是用逗号分隔目的操作数源操作数操作码5、现代微型计算机中多采用双操作数指令，两个操作数分别称为“目的操作数”和“源操作数”。指令执行后，把运算结果放到目的操作数的地址之中。8§3-18086的寻址方式一、概述三类操作数（分别对应三种可能的存放位置）：立即数，寄存器操作数，存储器操作数（1）立即数：操作数以常量的形式出现指令中，称为立即数。立即数只能作为指令的源操作数,如:MOVAX，0FA00H;正确MOV8000H，DX;错误8位16位无符号数00H~FFH(0~255)0000H~FFFFH(0~65535)带符号数80H~7FH(-128~+127)8000H~7FFFH(-32768~+32767)9§3-18086的寻址方式一、概述（2）寄存器操作数：指令要使用的数据存放在CPU内部寄存器中，在指令中给出寄存器的名称。说明：放在8个通用寄存器（AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP）或4个段寄存器（CS,DS,SS,ES）中的操作数既可以作为源操作数,也可以用作目的操作数通用寄存器可存放字节操作数(如AL),也可存放字操作数(如AX)SI,DI,BP及SP只能存放字操作数段寄存器只能存放当前操作数的段基地址不允许将立即数传送到段寄存器：×MOVDS,200H10§3-18086的寻址方式一、概述（3）存储器操作数：指令要使用的数据存放在内存单元中，在指令中给出内存地址或访问存储器的方法。一般不允许两个操作数同时为存储器操作数如何寻找存储器操作数？段基地址+偏移地址指令中的某个操作数可能是上述三种中的任意一种形式，为了明确具体操作数的存在位置，必须首先明确操作数的寻址方式。存储器操作数字节字双字124类型存储单元个数11§3-18086的寻址方式一、概述6、寻址方式定义：指令中用于说明操作数所在地址的方法。一个指令系统能够提供哪些寻址方式，能否为编制程序提供方便，这是指令系统设计的关键。说明：在不同的计算机系统中，寻址方式的名称和分类并不统一。各种寻址方式指令执行速度不同:操作数在寄存器中指令执行速度快：在CPU内部立即执行立即数寻址指令执行速度较快：直接从指令队列中取数操作数在存储器中指令执行速度较慢：通过总线与CPU交换数据12§3-18086的寻址方式一、概述各种寻址方式指令执行速度不同:CPU进行读/写存储器的操作：把一个偏移量送到BIU，计算出20位物理地址；执行总线周期存取操作数。注意：尽量使用寄存器作为操作数若有可能，用移位代替乘除法尽量使用简单的寻址方式13§3-18086的寻址方式在8086指令系统中，寻址方式可分为8种：一、立即寻址二、寄存器寻址三、直接寻址四、寄存器间接寻址五、寄存器相对寻址六、基址变址寻址七、相对基址变址寻址八、其它寻址方式即隐含寻址、I/O端口寻址、控制转移类指令寻址等14§3-18086的寻址方式一、立即寻址（DirectAddressing）定义：指令中直接给出操作数，操作数紧跟在操作码之后，作为指令的一部分存放在代码段里，在取出指令的同时也就取出了操作数，立即有操作数可用，所以称之为立即寻址。特点：立即数可以为8位，也可以为16位。如果是16位数，则“高字节存放在代码段的高地址单元中，低字节存放在代码段的低地址单元中”。作用：常用于给寄存器赋初值，将立即数字节或字传送到寄存器或存储单元。15§3-18086的寻址方式一、立即寻址（DirectAddressing）例：MOVAX，3102H;AX3102H执行后，AH=31H，AL=02H立即数操作码低8位高8位代码段立即寻址指令在存储器中的存放形式存储器操作码02H31HAHAL代码段AX16§3-18086的寻址方式一、立即寻址（DirectAddressing）注意：（1）在所有指令中，立即数只能用于源操作数，而不能作目的操作数。（2）以A～F打头的数字出现在指令中时，前面一定要加一个数字0，以免与其它符号混淆。例：MOVAX,2A00HMOVAL,‘A’MOV[BX+2100H],0FA50H×MOV2A00H,AX;错误！17§3-18086的寻址方式二、寄存器寻址（RegisterAddressing）定义：操作数在寄存器中，指令中指明寄存器的名称，这种寻址方式叫寄存器寻址。特点：（1）对于8位操作数，寄存器可以是AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL。对于16位操作数，寄存器可以是AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP和BP。（2）操作数就在寄存器中，不需要访问存储器来取得操作数（指令执行时，操作就在CPU的内部进行），因而执行速度快。（3）在编程中，如有可能，尽量使用这种寻址方式的指令。作用：寄存器之间传递数据，寄存器与存储单元之间传送数据数据。18§3-18086的寻址方式二、寄存器寻址（RegisterAddressing）例：MOVDX，AX;DXAX指令执行前：AX=2233H指令执行后：AX=2233H，DX=2233HAXDX2233H2233HAX内容不变19§3-18086的寻址方式二、寄存器寻址（RegisterAddressing）注意：（1）源操作数与目的操作数的长度要相同。（2）寄存器寻址与段地址无关。例：MOVAX,BXMOV[3F00H],AXMOVCL,AL×MOVAX,BL;源、目操作数长度不一致！×MOVES:AX,DX;寄存器寻址与段地址无关！20§3-18086的寻址方式注意：除以上两种寻址方式（立即寻址：操作数包含在指令中，而寄存器寻址：操作数包含在寄存器中）外，下面将要介绍的几种寻址方式的操作数均在存储器中，通过采用不同的寻址方式取得操作数的物理地址，从而取得操作数。21§3-18086的寻址方式三、直接寻址（DirectAddressing）定义：当指令中的源操作数或目的操作数，采用直接给出操作数的偏移地址时，这种寻址方式称直接寻址。特点：（1）在讨论寻址方式时，通常把操作数的偏移地址称为有效地址EA（EffectiveAddress)，EA可通过不同的寻址方式来得到。（2）在直接寻址方式中，指令中直接给出操作数的有效地址。操作数的有效地址（不是操作数本身）存放在代码段中指令的操作码之后，而操作数总是存放在存储器中。（3）操作数一般存放在数据段中，也允许存放在数据段以外的其它段（如CS、ES、SS)，此时应在指令中给出“跨越段前缀”。（4）偏移地址也可用符号地址（即给存储单元起个名字）来表示。作用：在存储单元和寄存器之间直接传送字节或字，实现对存储器单元的读/写操作。22§3-18086的寻址方式三、直接寻址（DirectAddressing）例：MOVAX,[2A00H]MOVDX,ES:[2A00H]MOVES:[2000H],ALMOVSI,TABLE_PTR存储器存取时约定段符号地址23§3-18086的寻址方式三、直接寻址（DirectAddressing）例：MOVAX，[3102H]如果DS=2000H,(23102H)=1234H则操作数的物理地址为：DS×10H+EA=2000H×10H+3102H=20000H+3102H=23102H指令执行后：AX=1234H注意：如用AL代替AX，则AL=34H操作码02H31HAHAL23102H34H12H存储器代码段数据段..24§3-18086的寻址方式用符号地址代替数值地址（即给存储单元起个名字）比如：MOVAX,AREA1AREA1代表符号地址，还是表示一个立即数？例1：伪指令EQU（定义符号）AREA1EQU1234H；AREA1代表立即数……MOVAX,AREA1则AX=1234H25§3-18086的寻址方式用符号地址代替数值地址（即给存储单元起个名字）例2：伪指令DW（定义变量）AREA1DW1234H；AREA1代表符号地址……MOVAX,AREA1；(或MOVAX,[AREA1])如右图所示，假设(0711DH)=34H,(0711EH)=12H,则执行指令后AX=1234H操作码XXXXAHAL0711DH34H12H存储器代码段数据段..26§3-18086的寻址方式三、直接寻址（DirectAddressing）注意：（1）指令中有效地址的表示：[立即数]，以便与立即数相区别。（2）如果没有用“段跨越前缀”标明操作数在哪一段，就默认段寄存器为数据段寄存器（DS）。（3）如数据在数据段以外的其它段（即CS、SS、ES）中，则应指明“段跨越前缀”。如MOVAX,ES:[100H]，冒号“：”称为修改属性运算符。（4）为了使指令字不要过长，规定双操作数指令不能两个操作数都用直接寻址方式。例：MOVAX,[2000H]MOVAX,ES:[3000H]×MOV[2000H],[3000H];两个操作数均用直接寻址方式！不允许存储单元←存储单元27§3-18086的寻址方式四、寄存器间接寻址（RegisterIndirectAddressing）定义：操作数的有效地址通过寄存器间接给出。特点：（1）采用寄存器间接寻址方式时，被指定的寄存器中存放着操作数的有效地址，而操作数在存储器中(以寄存器的内容为操作数的有效地址）。（2）只有基址寄存器BX、BP和变址寄存器SI、DI可作