寻址方式与指令系统.ppt
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1、第3章 8086寻址方式与指令系统,本章主要内容,3.1 概述,指令是指挥计算机进行操作的命令。指令系统是指微处理器能执行的各种指令的集合。程序是一系列按一定顺序排列的指令。执行程序的过程就是计算机的工作过程。微处理器的主要功能由它的指令系统来体现。不同的微处理器有不同的指令系统,其中每一条指令对应着处理器的一种基本操作,这在设计微处理器时确定。,通常一条指令包括两部分:操作码:决定要完成的操作操作数:指参加运算的数据或是该数所在的内存单元的地址。指令的一般格式如下:操作码 操作数1,操作数2,操作数n没有操作数的指令称为无操作数指令。有两个操作数的指令称为双操作数或二地址指令。操作码和操作数
2、地址都由二进制数码表示,整条指令以二进制编码的形式存放在存储器中。,指令系统与寻址方式的重要性,采用不同CPU的计算机的指令系统不同。采用不同CPU的计算机的指令的格式不同。采用不同CPU的计算机的各指令允许的寻址方式不同。要使用某种微处理器,必须先要掌握其指令系统和各指令允许的寻址方式。,3.2 8086寻址方式,寻址方式:指令中给出的求出操作数有效地址的方法。寻址操作:计算机按照指令给出的寻址方式求出操作数有效地址的过程。,808的七种基本的数据寻址方式,(1)立即寻址;(2)寄存器寻址;(3)直接寻址;(4)寄存器间接寻址;(5)寄存器相对寻址;(6)基址变址寻址;(7)相对基址变址寻址
3、。,存储器寻址方式,3.2.1 立即寻址,操作数直接出现在指令中,此时的操作数也叫立即数。立即数紧跟在操作码后面,一起存放在代码段中。例如:MOV AX,2010H在该指令格式中,AX是目标操作数,2010H是源操作数。,立即寻址方式的指令执行示意图,立即寻址方式说明,在所有的指令中,立即数只能作源操作数,不能作目标操作数。立即数应与目标操作数的长度一致。立即数默认采用十进制形式,以十六进制形式出现的立即数应以字母H为后缀,以八进制形式出现的立即数应以字母Q为后缀。以十六进制形式出现的立即数,若以字母开头,则必须以数字0为前缀。立即数还可以用表示+、-、/表示的算术表达式,也可以用圆括号改变运
4、算顺序。立即数只能是整数,不能是小数、变量或其它类型的数据。,3.2.2 寄存器寻址,操作数在寄存器中,在指令中指定寄存器号。由于寄存器号短,因此,采用寄存器寻址方式的指令的机器码长度短。操作数在寄存器中,指令执行时,操作就在CPU的内部进行,不需要通过访问存储器来取得操作数,因而指令的执行速度快。在编程中,如有可能,应尽量在指令中使用这种寻址方式。例如:MOV AX,2010H,寄存器寻址方式可用的寄存器,对于16位操作数,寄存器可以是:AX,BX,CX,DXSI,DI,SP,BPCS,DS,SS和ES对8位操作数,寄存器可以是:AH,ALBH,BLCH,CLDH,DL,寄存器寻址方式指令执
5、行示意图,寄存器寻址方式说明,在一条指令中,寄存器寻址方式既可用于源操作数,也可用于目标操作数,还可以两者都用寄存器寻址方式。源操作数与目标操作数的长度应一致。例如,不能将寄存器AX的内容传送到寄存器BH中,也不能将寄存器BH的内容传送到寄存器AX中。两个操作数不能同时为段寄存器。目标操作数不能是代码段寄存器。,3.2.4 直接寻址,操作数在存储器中,指令中以具体数值的形式直接给出操作数所在存储单元的有效地址EA。为了与立即数区别,该有效地址必须用括起。例如:MOV AX,2010H该指令的源操作数采用直接寻址方式。若(DS)=2000H,那么指令执行后,(AX)=1225H。,直接寻址方式指
6、令执行示意图,采用直接寻址方式时,如果指令中没有用前缀说明操作数存放在哪个段,则操作数默认存放在数据段。8086系统允许操作数存放在代码段、堆栈段或附加段。此时,就需要在指令中指明段超越。例如:MOV ES:1225H,AX 该指令的目标操作数采用直接寻址方式。操作数存放在由ES指示的附加段中。物理地址=ES10H+1225H。,在汇编语言指令中,可以用符号地址代替数值地址。例如:MOV AX,NUMA此时,NUMA是存放操作数的内存单元的符号地址。上面这条指令还可以写成如下的形式:MOV AX,NUMA如DATA1数据存放在附加段,则可以用如下的形式指定段跨越前缀:MOV AX,ES:NUM
7、A或 MOV AX,ES:NUMA,3.2.4 寄存器间接寻址,操作数的有效地址EA存放在基址寄存器BX、BP或变址寄存器SI、DI中。为了区别于寄存器寻址方式,指令中指定的寄存器名要用括起来。指令中使用SI、DI、BX寄存器时,操作数默认存放在数据段中;使用BP寄存器时,操作数默认存放在堆栈段中,允许段超越。操作数的物理地址=(DS)10H+(SI)/(DI)/(BX)或(SS)10H+(BP),例如:MOV AX,SI 该指令的源操作数采用寄存器间接寻址方式。若(DS)=2000H,(SI)=2010H,那么指令执行后,(AX)=1225H。如操作数不存放在间址寄存器默认的段,则指定段超越
8、的指令可采用如下形式。MOV AX,ES:SI 此时,操作数的物理地址=ES10H+SI。,寄存器间接寻址方式指令执行示意图,3.2.5 寄存器相对寻址,操作数的有效地址EA是指令中指定的基址或变址寄存器的值与位移量之和。指令中使用SI、DI、BX寄存器时,操作数默认存放在数据段中;使用BP寄存器时,操作数默认存放在堆栈段中,允许段超越。操作数的物理地址=(DS)10H+(SI)/(DI)/(BX)+8位或16位位移量 或=(SS)10H+(BP)+8位或16位位移量,例如:MOV AX,8BX 该指令的源操作数采用寄存器相对寻址方式。若(DS)=2000H,(BX)=2008H,那么指令执行
9、后,(AX)=1225H。,寄存器相对寻址方式的指令执行示意图,寄存器相对寻址说明,偏移量是符号数,8位偏移量的取值范围为:000FFH(即+127D-128D);16位偏移量的取值范围为:00000FFFFH(即+32767D-32768D)。8086汇编允许用下面三种形式表示相对寻址,它们是等效的。MOV AX,BX+8 MOV AX,8BX MOV AX,BX+8,基址变址寻址,操作数的有效地址EA是指令中指定的基址寄存器的值与变址寄存器的值之和。指令中使用基址寄存器BX时,操作数默认存放在数据段中;使用基址寄存器BP时,操作数默认存放在堆栈段中,允许段超越。操作数的物理地址=(DS)1
10、0H+(SI)/(DI)+(BX)或=(SS)10H+(SI)/(DI)+(BP),例如:MOV AX,BX SI 该指令的源操作数采用基址变址寻址方式。若(DS)=2000H,(BX)=2008H,(SI)=8H,那么指令执行后,(AX)=1225H。,基址变址寻址方式的指令执行示意图,3.2.7 相对基址变址寻址,操作数的有效地址EA是指令中指定的基址寄存器的值与变址寄存器的值以及8位或16位位移量之和。指令中使用基址寄存器BX时,操作数默认存放在数据段中;使用基址寄存器BP时,操作数默认存放在堆栈段中,允许段超越。操作数的物理地址=(DS)10H+(SI)/(DI)+(BX)+8位或16
11、位位移量或=(SS)10H+(SI)/(DI)+(BP)+8位或16位位移量,例如:MOV AX,3BX SI 该指令的源操作数采用寄存器相对寻址方式。若(DS)=2000H,(BX)=2008H,(SI)=5H,那么指令执行后,(AX)=1225H。,相对基址变址寻址方式的指令执行示意图,3.3 8086指令系统,8086指令系统包括六大类指令:数据传送指令算术运算指令逻辑运算和移位指令串操作指令控制转移指令处理器控制指令,8086汇编指令中的操作数可以有零个、一个或两个,通常称为零地址、一地址或二地址指令。二地址指令中的两个操作数分别称为源操作数和目标操作数。,数据传送指令,数据传送指令是
12、将数据或地址传送到寄存器、存储单元或I/O端口中。包括5类:通用数据传送指令;累加器专用传送指令;地址传送指令;标志传送指令;数据类型转换指令。,数据传送指令的共同特点,除了POPF和SAHF指令外,其他的数据传送指令的执行结果都不影响标志位。指令中如果列出两个操作数,则指令的执行过程是:目标操作数源操作数。指令中如果仅列出一个操作数,则另一个操作数为隐含操作数。,1.通用数据传送指令,1)传送指令格式:MOV 目标操作数,源操作数 功能:将源操作数的内容(一个字或一个字节)传送到目标操作数指定的寄存器或内存单元,源操作数内容不变。,MOV指令举例,MOV AL,5;字节传送,立即数送通用寄存
13、器MOV AX,BX;字传送,通用寄存器送通用寄存器MOV DS,AX;字传送,通用寄存器送段寄存器,MOV指令的使用说明,源操作数可以是立即数、寄存器或内存操作数。目标操作数可以是寄存器或内存操作数。立即数和CS寄存器只能作为源操作数,不允许作为目标操作数。IP和PSW都不可作为源操作数或是目标操作数。立即数不允许直接传送至DS、ES或SS寄存器。源操作数和目标操作数不允许同时是内存操作数,也不允许同时是段寄存器。源操作数和目标操作数的类型必须相同,即同为字节类型或字类型。,1.通用数据传送指令(续),2)数据交换指令格式:XCHG 目标操作数,源操作数 功能:源操作数的内容(一个字或字节)
14、与目标操作数的内容(一个字或字节)互换。例如:XCHG BL,AH;字节交换,寄存器与寄存器的内容交换XCHG AX,BXSI;字交换,寄存器与内存单元的内容交换,XCHG指令的使用说明,源操作数和目标操作数都可以是寄存器或内存操作数。源操作数和目标操作数不可同时是内存操作数。源操作数和目标操作数不可以同时是寄存器(累加器)AX。段寄存器、寄存器IP或立即数不可以作为源操作数或目标操作数。例如:XCHG AX,2011H;源操作数不能是立即数XCHG CS,5SI;CS不能作为操作数XCHG AX,AX;源操作数和目标操作数不可同是AX,【例3-1】若两个字数据分别存储在内存单元NUM1和NU
15、M2中,编写汇编程序段将这两个内存单元的内容互换。汇编程序段如下:MOV AX,NUM1 XCHG AX,NUM2 MOV NUM1,AX,堆栈,堆栈是一块按照“后进先出”原则工作的内存区域。把数据从栈顶存入堆栈中的操作称为入栈(或压入);把数据通过栈顶从堆栈中取出的操作称为出栈(或弹出)。堆栈常被用于数据的暂存、交换、子程序的参数传递等场合。在调用子程序或转入中断服务程序时,堆栈是默认的被用于保存返回地址的内存区域。为了实现子程序或中断嵌套,也必须使用堆栈技术。,在8086系统中,堆栈所在的段就是堆栈段,它可以占用的最大空间是64KB。堆栈段的段地址由SS寄存器指示。堆栈指针寄存器SP始终指
16、示栈顶的偏移地址并随着入栈和出栈操作而自动变化。当进行压入操作后堆栈指针达到定义值,表明堆栈满;当执行弹出操作后堆栈指针回到初值,表明堆栈空。当栈满时,再压入数据,称为“堆栈溢出”。,1.通用数据传送指令(续),3)堆栈操作指令8086指令系统中:堆栈操作指令中操作数的类型只能是字,不能是字节。立即数不能作为操作数。,进栈指令,格式:PUSH 源操作数功能:源操作数入栈。指令的执行如下操作:(SP)(SP)-2(SS:SP)源操作数 说明:源操作数可以是寄存器或是内存操作数。,出栈指令,格式:POP 目标操作数功能:数据出栈,存入目标操作数。指令的执行如下操作:目标操作数(SS:SP)(SP)
17、(SP)+2 说明:目标操作数可以是段寄存器、16位寄存器或内存操作数。当目标操作数是段寄存器时,不能是CS寄存器。,【例3-2】,设(SS)=2011H,(SP)=0020H,依次执行下列汇编指令后,分析堆栈中的数据和寄存器AX、BX、SP的变化情况。MOV AX,0103HMOV BX,1228HPUSH AXPUSH BXPOP BX,2.累加器专用传送指令,(1)换码指令格式一:XLAT格式二:XLAT 表格首地址 功能:将内存表格中某一单元的值传送至寄存器AL,实现一种编码到另一种编码的转换。例如,把字符的扫描码转换成ASCII码。指令的执行如下操作:把数据段中偏移地址为BX+AL的
18、内存单元的内容送到AL中,即:(AL)(BX+AL)。,XLAT指令使用说明,源操作数、目标操作数均隐含。该指令隐含说明:寄存器BX保存内存表格的首地址;寄存器AL保存表格中某单元在此表格中的偏移量。因此,在使用该指令之前,必须先初始化BX和AL这两个寄存器。该指令能访问的内存表格中的数据只能是字节类型的。该指令能访问的内存表格的最大容量是256字节。格式二中的表格首地址部分,只是为了提高程序的可读性而设置的。指令执行时,使用BX的值作为表格首地址。,XLAT指令用法举例,若(DS)=2000H,(BX)=0020H,(AL)=9H,则执行指令XLAT后,(AL)=39H。,(2)输入/输出指
19、令(I/O指令),(1)输入指令格式一:IN AL,端口地址格式二:IN AX,端口地址格式三:IN AL,DX格式四:IN AX,DX功能:从指令中指定的I/O端口读入一字节数据到AL或一个字数据到AX。,(2)输出指令,格式一:OUT 端口地址,AL格式二:OUT 端口地址,AX格式三:OUT DX,AL格式四:OUT DX,AX功能:将AL或AX的内容输出到一个8位I/O端口或16位I/O端口。,IN/OUT指令的使用说明,采用格式一和格式二时,端口地址的取值范围是:0FFH,可以寻址256个I/O端口。当端口地址值超过255D时,只能采用格式三或格式四,把端口地址保存到寄存器DX中,此
20、时,端口地址的取值范围是:0FFFFH,可以寻址65536个I/O端口。当端口是8位时,目标操作数选用AL寄存器;当端口是16位时,目标操作数选AX寄存器。,IN/OUT指令的使用举例,MOV DX,60H;端口地址送DX寄存器中IN AL,DX;从60H端口写入一个8位数OUT 90H,AX;将16位数输出到90H端口,3.地址传送指令,在汇编程序中,地址是一种特殊操作数,区别于一般数据操作数,它无符号,长度为16位。在8086系统中,有专门的指令进行地址传送。,(1)取有效地址指令LEA,格式:LEA r16,mem功能:取内存单元mem的有效地址,送到16位寄存器r16中,即:r16 E
21、A(mem)。例如,设DS=2100H,BX=100H,SI=10H,(DS:110H)=1234H,则指令:LEA BX,BX+SI 执行后,(BX)=(BX)+(SI)=110H。,(2)地址指针装入DS指令LDS格式:LDS r16,m32功能:把内存中的32位源操作数中的低16位送到指定寄存器r16中,高16位送到段寄存器DS中。即:r16 m32低16位;DS m32高16位。(3)地址指针装入ES指令LES把上述指令中的DS换成ES,即成为LES指令。,4.标志传送指令,标志寄存器用于记载指令执行引起的状态变化及一些特殊控制位,以此作为控制程序执行的依据。标志寄存器是特殊寄存器,不
22、能像一般数据寄存器那样随意操作,以免其中的值发生变化。,(1)取标志指令LAHF格式:LAHF该指令中的源操作数隐含为标志寄存器低8位,目标操作数隐含为AH。功能:把16位的标志寄存器低8位送寄存器AH。(2)置标志指令SAHF格式:SAHF该指令中的源操作数隐含为AH,目标操作数隐含为标志寄存器。功能:把寄存器AH中内容送至16位的标志寄存器低8位,此操作是LAHF的逆操作。,【例3-3】编写汇编程序段,把标志寄存器的CF位求反,其他位不变。LAHF;取标志寄存器的低8位XOR AH,01H;最低位求反,其他位不变SAHF;送入标志寄存器的低8位,(3)标志入栈指令PUSHF格式:PUSHF
23、该指令中的源操作数隐含为标志寄存器,目标操作数隐含为堆栈区。功能:标志寄存器入栈。SP SP2;(SP+1,SP)FLAG。,(4)标志弹出指令POPF格式:POPF该指令中的源操作数隐含为堆栈区,目标操作数隐含为标志寄存器。功能:数据出栈到标志寄存器。FLAG(SP+1,SP);SP SP+2。此操作是LAHF的逆操作。SAHF和POPF指令直接改变标志寄存器的值。利用这一特性,可以非常方便地改变有关的标志位。,【例3-4】编写汇编程序段,把标志寄存器TF位清零,其他标志位不变。PUSHF;标志寄存器入栈POP AX;取标志寄存器内容AND AX,0FEFFH;TF清零,其他位不变PUSH
24、AX;新值入栈POPF;送入标志寄存器,5.数据类型转换指令,(1)字节转换为字指令格式:CBW功能:把寄存器AL中数据的符号位扩到AH寄存器中,使字节转换为字。指令的执行如下操作:当AL80H时,AH00H;当AL80H时,AHFFH。说明:该指令中的源操作数隐含为寄存器AL,目标操作数隐含为寄存器AX。一个用补码表示的数经CBW指令进行符号位扩展后,数值大小不变。,(2)字转换为双字指令格式:CWD功能:把寄存器AX中数据的符号位扩到DX寄存器中,使字转换为双字。指令的执行如下操作:当AL8000H时,DX0000H;当AL8000H时,DXFFFFH。说明:该指令中的源操作数隐含为寄存器
25、AX,目标操作数隐含为寄存器DX,AX。一个用补码表示的数经CWD指令进行符号位扩展后,数值大小不变。,例如:(1)MOV AL,75H CBW;执行结果为:AX=0075H(2)MOV AX,0A085H CWD;执行结果为:DX=0FFFFH,AX=0A085H,算术运算指令,算术运算指令用来执行算术运算,完成的操作有5种:加法、减法、乘法、除法和十进制调整。算术运算指令中的操作数有:一个或两个。双操作数指令中,除了源操作数是立即数这种情况外,其余情况下,必须有一个操作数在寄存器中。单操作数指令中的操作数不允许是立即数。所有的算术运算指令都遵守这个规则。,1.加法指令,(1)不带进位的加法
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