pentiun指令系统之算术运算指令.ppt

内容：提供加、减、乘、除、转换五种基本算术操作;利用十进制调整指令和ASCII调整指令对BCD码表示的 十进制数进行算术运算；对带符号数与无符号数进行乘、除运算。（一）加法指令（Addition)（二）减法指令（Subtraction)（三）乘法指令（Multiplication)（四）除法指令（Division)（五）类型转换指令（Type Trans）（六）BCD码运算指令,二算术运算指令（Arithmetic),特点：大部分都影响标志位,不同指令影响不同:(1)加、减法指令影响 SF,ZF,AF,PF,CF,OF;(2)加1和减1指令不影响CF;(3)乘法指令影响CF,OF;(4)除法指令使大部分标志位的状态不确定;(5)对BCD码调整指令对标志位的影响不同;,源操作数可以是立即数、通用寄存器或者是存储器中的数，目的操作数可为通用寄存器或存储器中的数,都可以用于字节、字、双字的运算;,8位二进制数可以表示十进制数的范围：8位无符号十进制数的范围：02558位带符号十进制数的范围：128127 16位二进制数可以表示十进制数的范围:16位无符号十进制数的范围：06553516位带符号十进制数的范围：3276832767字长为 n 位的带符号数，补码能表示范围为:-2 n-1+2 n+1 1如果运算结果超出该范围，叫补码溢出，简称溢出。,算术运算指令涉及的一些问题：,以8位二进制数为例分析一下数的溢出与进位情况：下面分4种情况加以讨论：（1）带符号数和无符号数都不溢出（2）无符号数溢出（3）带符号数溢出（4）带符号数和无符号数都溢出,（1）带符号数和无符号数都不溢出,。,二进制数,看作无符号数,看作带符号数,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,+,0,0,0,0,1,1,1,1,4,11,+,15,+4,+1 1,+,+1 5,相,加,标志,CF=0,OF=0,CF=0,OF=0,溢出,不溢出,不溢出,同符号数相加，,结果符号与其相同,（2）无符号数溢出,二进制数,看作无符号数,看作带符号数,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,+,0,0,0,0,0,0,1,0,7,251,+,258,+7,-5,+,+2,相,加,标志,CF=1,OF=0,CF=1,OF=0,溢出,溢出,若考虑进位所代表的数值，结果正确,不溢出,异号数相加,不可能有溢出,CF=1,（3）带符号数溢出,二进制数,看作无符号数,看作带符号数,0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,+,1,0,0,0,0,1,0,1,9,124,+,133,+9,+1 2 4,+,+1 3 3,相,加,标志,CF=0,OF=1,CF=0,溢出,不溢出,溢出,正正相加，结果为负,结果错,OF=1,（4）带符号数和无符号数都溢出,二进制数,看作无符号数,看作带符号数,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,+,0,1,1,1,1,1,0,0,135,245,+,380,121,-11,+,132,相,加,标志,CF=1,OF=1,CF=1,OF=1,溢出,溢出,若考虑进位CF所代表的数值，结果正确,溢出,负负相加，结果为正,结果错,CF=1,结论：（1）带符号数相加溢出根据OF判断带符号数产生溢出？OF=1 同符号数相加，结果符号与其相反，产生溢出；（结果是错误的）OF=0 没有产生溢出；（结果是正确的）（2）无符号数相加溢出根据CF判断无符号数产生溢出？CF=1无符号数相加产生溢出,但考虑进位所代表的数值后，结果并没有错。,（一）加法指令（Arithmetic)1、ADD(Addition)加法指令2、ADC(Add with carry)带进位加法指令3、XADD（Exchange Add）字节交换加法指令 4、INC(Increment by 1)加 1指令,1、ADD(Addition)加法指令指令格式：ADD dest,src;(dest)(dest)+(src)Src：立即数，寄存器，存储器。dest：寄存器，存储器。例：ADD CX,1000H;寄存器+立即数ADD DX,SI;寄存器+寄存器ADD BX+DI，AX;寄存器+存储器ADD EAX，BX+2000H;存储器+寄存器ADD BYTE PTRDI,30H;存储器+立即数,特点：可以进行8位、16位的无符号数和带符号数的加法运算；源操作数和目标操作数不能同时为存储器,不能为段寄存器；指令影响标志位的情况：OF=1,8位带符号数相加，和超出范围（128127）,16位带符号数相加，和超出范围(-32768+32767);CF=1,8位无符号数相加，和超过255，16位无符号数相加，和超过65535。其他条件标志（SF,AF,PF,ZF)根据定义设定。,例MOV AL,7EH;(AL)=7EHMOV BL,5BH;(BL)=5BHADD AL,BL;(AL)=7EH+5BH=D9H影响标志位的情况:SF=1,结果最高位1ZF=0，结果不等于0AF=1，D3 位向D4 有进位PF=0，”1”的个数为奇数CF=0，无进位OF=1，和超过127（两个正数相加，结果为负；反之亦是）,2、ADC(Add with carry)带进位加法指令格式：ADC dest，src；（dest）（dest）+（src）+CF CF:进位标志CF的现行值(上条指令CF值)特点:与ADD同。用途：主要用于多字节运算中。类型举例：ADC CX,300;寄存器+立即数+CFADC AL,BL;寄存器+寄存器+CFADC DX,COUNTSI;寄存器+存储器CFADC BLOCKDI,BX;存储器+寄存器+CFADC BYTE PTR MEM,6;存储器+立即数+CF,用途举例：计算两个多字节数相加 3B74AC60F8H+20D59E36C1H=?两个多字节数存放在：DATA1,DATA2的开始单元。,流程图,多字节数内存存放,程序：MOV CX,5MOV SI,0;清SICLC；清CFLOOPER:MOV AL,SI+DATA2ADC SI+DATA1,ALINC SI;(SI)+1(SI)DEC CX;(CX)-1(CX)JNZ LOOPER;(CX)0转HLT；停机,3、XADD（Exchange Add）字节交换加法指令 格式：XADD dest，src；（B/W/DW)，(dest)（dest）+(src）dest:寄存器、存储器。不能是段寄存器。功能：将目的操作数送源操作数，相加的结果送目的操 作数 注：XADD指令的源操作数必须为寄存器，目的操作数可 为寄存器或存储器 XADD AX，BX XADD 1000H，EAX标志位影响情况：影响SF,ZF,AF,PF,OF。不影响CF。,4、INC(Increment by 1)加 1 指令格式：INC dest；（B/W/DW)，(dest)（dest）+1 dest:寄存器、存储器。不能是段寄存器。功能：对指定的目标操作数+1 操作数单元。用途：用于在循环程序中修改地址指针和循环次数。标志位影响情况：影响SF,ZF,AF,PF,OF。不影响CF。,操作数类型：可以是寄存器，存储器。不能是段寄存器。例：INC DL;8位寄存器1 INC SI；16位寄存器1 INC BYTE PTR BXSI；存储器1（字节操作）INC WORD PTR DI；存储器1（字操作）INC DS;错,（二）减法指令（Subtraction)1、SUB(Subtraction)减法指令2、SBB(Subtraction with borrow)带进位减法指令 3、DEC(Decrement by 1)减 1 指令4、NEG(Negate)求补指令5、CMP(Compare)比较指令6、CMPXCHG（Compare&Exchange)7、CMPXCHG8B（Compare&Exchange 8byte),1、SUB(Subtraction)减法指令格式：SUB dest，src；（dest）（dest）-（src）Src：立即数，寄存器，存储器。Dest：寄存器，存储器。例：SUB AL,37H;寄存器-立即数SUB EBX,EDX;寄存器-寄存器SUB CX,VAR1;寄存器-存储器SUB ARRAYSI,AX;存储器-寄存器SUB WORD PTRALPHABXDI,512H;存储器减立即数这种指令影响标志位:AF、CF、OF、PF、SF、ZF标志。,2、SBB(Subtraction with borrow)带进位减法指令 格式：SBB dest，src；（dest）（dest）-（src）-CFCF:进位标志CF的现行值(上条指令CF值)Src：立即数，寄存器，存储器。dest：寄存器，存储器。指令影响标志位、B/W数运算情况同SBB用途：用于多字节数相减例：SBB BX,100H;寄存器-立即数-CFSBB ECX,EDX;寄存器-寄存器-CFSBB AL,SI+DATA1;寄存器-存储器-CFSBB BP+DISP,BL;存储器-寄存器-CFSBB BYTE PTR SI+6,96H;存储器-立即数-CF,多字节数的加减综合举例例：x、y、z均为32位数，分别存放在地址为X,X+2；Y,Y+2；Z,Z+2的存储单元中，用指令序列实现wx+y+24-z，结果放在W,W+2单元中。MOV AX,X MOV DX,X+2 ADD AX,Y ADC DX,Y+2;x+y ADD AX,24 ADC DX,0;x+y+24 SUB AX,Z SBB DX,Z+2;x+y+24-z MOV W,AX MOV W+2,DX;结果存入W,W+2单元说明：低16位加减用不带进位的指令；高16位的加减用带进位的指令,3、DEC(Decrement by 1)减 1 指令格式：DEC dest;（B/W/DW)(dest)（dest）-1dest:寄存器、存储器。不能是段寄存器。功能：对指定的目标操作数-1 操作数单元。用途：用于在循环程序中修改地址指针和循环次数。标志位影响情况：影响SF,ZF,AF,PF,OF。不影响CF。,DEC 用途举例：MOV CX,0FFFFHCYC:DEC CXJNZ CYCHLT用于延时时间。,4、NEG(Negate)求补指令格式：NEG dest;B/W/DW,(dest)0-(dest)dest:寄存器、存储器。操作:把操作数按位求反后末位+1。（dest）0FFFFH-（dest）+1影响标志：AF、CF、OF、PF、SF、ZF。CF:操作数为0时求补,CF=0;一般使CF=1.OF:对128 或32768求补，OF=1;否则OF=0.,应用举例：求绝对值在内存中，从AREA1开始存放100个带符号数。求各数的绝对值，并存于AREA2开始的单元。,流程图,程序：LEA SI,AREA1LEA DI,AREA2MOV CX,100CHECK:MOV AL,SIOR AL,AL;(AL)内容不变，置标志JNS NEXT；SF=0转NEXTNEG AL;负数，求其正数的补码NEXT:MOV DI,AL；送目标INC SIINC DIDEC CXJNZ CHECKHLT,5、CMP(Compare)比较指令格式：CMP dest，src；B/W（dest）-（src）结果不送，但影响标志位。影响标志：AF、CF、OF、PF、SF、ZF。src：立即数，寄存器，存储器。dest：寄存器，存储器。例：CMP AL,0AH;寄存器与立即数比较CMP ECX,EDI;寄存器与寄存器比较CMP AX,AREA1;寄存器与存储器比较CMP BX+5,ESI;存储器与寄存器比较CMP WORD PTR GAMMA,100H;存储器与立即数比较,用途：用比较指令来比较两个数之间的关系：两者是否相等，两个数中哪个大。（1）根据ZF标志，判断两者是否相等；（2）根据CF标志，判断两个无符号数的大小；（3）用SF、OF标志，判断二个带符号数的大小。,（1）根据ZF标志，可判断两者是否相等例：CMP AX,BXZF=1,结果为0，两者相等ZF=0,结果不为0，两者不相等（2）根据CF标志，判断两个无符号数的大小例：比较AX,BX寄存器,将大数（AX）CMP AX，BX JNC NEXT;CF=0转NEXT XCHG AX，BX NEXT：结论：CF=0,(AX)(BX);CF=1,(AX)(BX),设：被比较二个带符号数分别为:A、B 分四种情况讨论：A0,B0 A0,B0,（3）用SF、OF标志，判断二个带符号数的大小,四种情况讨论(操作数以8位为例）:,分析以上四种情况得出如下结论：OF=0 时：SF=0，则：AB SFOF=0 SF=1，则：AB SFOF=0 SF=0，则：AB SFOF=1，则AB,带符号数找最大值 若自BLOCK开始的内存缓冲区中，有100个带符号数。找出最大值。并存放到MAX单元中。,CMP指令应用举例：比较指令在使用时，一般在其后紧跟一条条件转移指令，根据比较结果决定转向。,思路：第一个数取出(AX)，取出第二个数（第二个字单元内容）与(AX)比较：（AX）第二个数，不做交换，否则，（第二个字单元内容）（AX）。再取第三个数，经过99次比较，在（AX）中得到最大数。,编程：MOV BX，OFFSET BLOCK MOV AX，BX INC BX INC BX MOV CX，99AGAIN：CMP AX，BX JG NEXT；如ZF=0且SF=OF，则转NEXT MOV AX，BXNEXT:INC BX INC BX DEC CX JNE AGAIN MOV MAX，AX；MAX单元存放最大值,小结：根据标志位来判断比较的结果,1)根据ZF判断两个数是否相等。若ZF=1,则两数相等。2)若两个数不相等,则分两种情况考虑:比较的是两个无符号数 若CF=0,则被减数减数;若CF=1,则被减数减数。比较的是两个有符号数 若OFSF=0，则被减数减数;若OFSF=1，则被减数减数。,6、比较并交换CMPXCHG（Compare&Exchange）指令,格式：CMP dest，src；B/W/DW（dest）-src）影响标志：ZF。功能：将目的操作数和累加器中的数相比较 ZF=1，源操作数送目的操作数；ZF=0，目的操作数送累加器。例：CMPXCHG 1000H，BL,7、比较并交换CMPXCHG8B（Compare&Exchange 8B）指令,格式：CMPXCHG8B dest,功能：将EDX：EAX中的8个字节与存储器中的8个字节比较，如相等，则ZF=1，并将ECX：EBX中的8个字节数据送目的操作数处；ZF=0，将目的操作数送EDX：EAX,例：CMPXCHG 1000H，BL,进行乘法时：8位*8位16位乘积 16位*16位32位乘积(1)无符号数的乘法指令MUL(MEM/REG)格式：MUL src操作：字节操作数(AX)(AL)(src)字操作数(DX,AX)(AX)(src)双字操作数(EDX,EAX)(EAX)(src)注意：一个操作数隐含在AL或AX或EAX中指令例子：MUL BL；(AL)(BL),乘积在AX中 MUL CX；(AX)(CX),乘积在DX,AX中 MUL DWORD PTRBX,（三）乘法指令MUL/IMUL（Multiplication）,格式与MUL指令类似，只是要求两操作数均为有符号数。指令例子：IMUL BL；(AX)(AL)(BL)IMUL WORD PTRSI；(DX,AX)(AX)(SI+1SI),(2)有符号数乘法指令IMUL,注意：MUL/IMUL指令中 AL(AX)为隐含的乘数寄存器；AX(DX,AX)为隐含的乘积寄存器；除CF和OF外，对其它标志位无定义。,（四）除法指令DIV/IDIV（Division),进行除法时：16位/8位8位商 32位/16位16位商 64位/32位32位商对被除数、商及余数存放有如下规定：被除数 商 余数字节除法 AX AL AH 字除法 DX:AX AX DX双字除法 EDX:EAX EAX EDX,格式：DIV src操作：字节操作(AL)(AX)/(SRC)的商(AH)(AX)/(SRC)的余数 字操作(AX)(DX,AX)/(SRC)的商(DX)(DX,AX)/(SRC)的余数指令例子：DIV CL DIV WORD PTRBX注：若除数为零或AL中商大于FFH,(或AX中商大于FFFFH)，则CPU产生一个类型0的内部中断。,(1)无符号数除法指令DIV,(2)有符号数除法指令IDIV,格式：IDIV src操作与DIV类似。商及余数均为有符号数,且余数符号总是与被除数符号相同。注意:对于DIV/IDIV指令 AX(DX,AX)为隐含的被除数寄存器。AL(AX)为隐含的商寄存器。AH(DX)为隐含的余数寄存器。src不能为立即数。对所有条件标志位均无定义。,除法运算要求被除数字长是除数字长的两倍,若不满足则需对被除数进行扩展,否则产生错误。对于无符号数除法扩展，只需将AH或DX清零即可。对有符号数而言,则是符号位的扩展。可使用符号扩展指令CBW/CWD/CWDE/CDQ,关于除法操作中的字长扩展问题,例:写出34H25H的程序段。,MOV AL，34H MOV BL，25H CBW;AL的符号扩展到AH IDIV BL;0034H25H,结果为;(AH)=0FH,(AL)=01H,（五）BCD码运算的十进制调整指令,专用于对BCD码运算的结果进行调整包括：DAA/AAA、DAS/AAS、AAM、AAD均为隐含寻址，隐含的操作数为AL和AH为何要对BCD码的运算结果进行调整？BCD码本质上是十进制数，即应遵循逢十进一的规则。而计算机是按二进制（十六进制）进行运算，并未按十进制规则进行运算。,调整原理：先看一个例子例1：0000 1000 8+0000 0101+5 0000 1101 13 结果为0DH。而在BCD码中，只允许09这10个数字出现，0DH不代表任何BCD码。为什么会出现这种情况呢？原因在于BCD码是逢十进一，但计算机是逢十六进一；因此，应在个位补上6，促其产生进位。对上例的结果进行加6调整：0000 1101+0000 0110 0001 0011=13,例2 0000 1000 8+0000 1001+9 0001 0001 11 17 原因在于计算机在运算过程中，如遇到低4位往高4位产生进位时（此时AF=1）是按逢十六进一的规则，但BCD码要求逢十进一，因此只要产生进位，个位就会暗中丢失一个6，这就要进行加6调正。对上例的结果进行加6调整：0001 0001+0000 0110 0001 0111=17,总的调整原理是：凡遇到某4位二进制码对应的BCD码大于9时，则加六进行调整；凡是低4位往高4位产生了进位时，则加6进行调整。,(1)压缩BCD码加法调整DAA,指令操作(调整方法)：若AL的低4位9AF=1 则(AL)(AL)+6，AF1 若AL的高4位9CF=1 则(AL)(AL)+60H，CF1除OF外，DAA指令影响所有其它标志。DAA指令应紧跟在ADD或ADC指令之后。,1)加法的十进制调整指令,两个压缩BCD码相加结果在AL中，通过DAA调整得到一个正确的压缩BCD码.,例4：0100 1000 48H MOV AL，48H+0111 0100 74H MOV BL，74H 1011 1100 BCH ADD AL，BL+0110 0110 66H DAA 1 0010 0010 1 22H(进位)(进位)执行ADD后，(AL)=BCH，高4位低4位均大于9，故DAA指令执行加66H调整，最后结果为：(AL)=22H,CF=1,AF=1,本指令对在AL中的由两个未组合的BCD码相加后的结果进行调整，得到一个正确的未组合的BCD码。AAA指令只影响AF和CF，其余标志无定义。AAA指令应紧跟在ADD或ADC指令之后。,AAA指令的操作如下：,如果AL的低4位9AF=1，则：AL(AL)+6,(AH)(AH)+1,AF1 AL(AL)0FH)CFAF否则AL(AL)0FH,(2)非压缩BCD码加法调整AAA,假定二数在内存中均是低位在前，高位在后，另留出5个单元存放相加的结果。内存中数据存放形式见下页图。,例3：有两个多位十进制数2658和3619，以非压缩的BCD码形式存放在内存中，求二者之和。即2658+3619=？,06H,02H,09H,01H,STRING1,STRING2,08H,05H,06H,03H,被加数,加数,数据段,8,5,6,2,9,1,6,3,SUM,结果,.,.,程序段为：LEA SI，STRING1；STRING1偏移地址送SI LEA DI，STRING2；STRING2偏移地址送DI LEA BX，SUM；SUM偏移地址送BX MOV CX，4；循环4次 CLC；清进位标志AGAIN：MOV AL，SI ADC AL，DI；带进位加 AAA；未压缩BCD码调正 MOV BX，AL；结果存入SUM INC SI；调整指针 INC DI INC BX DEC CX；循环计数器减1 JNZ AGAIN；若未处理完,则转AGAIN,(1)压缩BCD码减法的十进制调正指令DAS 对AL中由两个压缩BCD码相减的结果进行调整。调整操作为：,若AL的低4位9AF=1,则：AL(AL)-6,且AF1 若AL的高4位9CF=1,则：AL(AL)-60H，且CF1 DAS对OF无定义,但影响其余标志位。DAS指令要求跟在减法指令之后。,2)减法的十进制调整指令,(2)非压缩BCD码减法的十进制调正指令AAS 对AL中由两个非压缩的BCD码相减的结果进行调整。调整操作为：若AL的低4位9或AF=1,则：AL(AL)-6,AH(AH)-1,AF1 AL(AL)0FH CFAF 否则：AL(AL)0FH,3)乘法的十进制调正指令AAM 对AX中由两个非压缩BCD码相乘的结果进行调整。隐含的操作寄存器为AL和AH；AAM跟在MUL指令之后使用；影响标志位PF、SF、ZF，其它无定义;,例5：按十进制乘法计算78=?程序段如下：MOVAL,07H；(AL)=07HMOVCL,08H；(CL)=08HMULCL；(AX)=0038HAAM；(AH)=05H,(AL)=06H 所得结果为非压缩的BCD码。,4)除法的十进制调正指令AAD,对非压缩BCD除法运算进行调整。调整操作为：先对被除数和除数进行调整，再运算(AL)(AH)0AH(AL)AH 0隐含的操作寄存器为AH，AL；AAD要在DIV指令之前使用；影响标志位PF、SF、ZF，其它无定义;,例6：按十进制乘法计算557=?程序段如下：MOVAX,0505H；(AX)=55BCDMOVCL,07H；(CL)=7AAD；(AX)=0037H DIVCL；(AH)=6,(AL)=7 所得结果为非压缩的BCD码（商7余6）。,