新编位微型计算机原理及应用李继灿主编00002.ppt
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1、优秀精品课件文档资料,第3章 指令系统,3.1 概述3.2 80486寻址方式3.3 80486标志寄存器3.4 汇编语言语法规则之一3.5 80486基本集指令,3.概述,指令:通知 CPU执行某种操作的“命令”,CPU全部指令的集合,称为指令系统,指令的书写格式目标指令(机器指令)用一串0,1代码书写 注意:硬件只能识别,存储,运行目标指令符号指令:用规定的助记符,规定的书写格式书写的指令,大多数指令由操作码和地址码2部分组成 操作码:通知CPU执行什么操作(唯一)地址码:指令的操作对象所存放的位置(根据操作对象的多样性其表现形式很多)教材上把地址码称为操作数,3.指令的组成,相应的编码规
2、则对指令进行编码 操作码的编码 地址码的编码,80486符号指令与机器指令对照表,MOV:MOVE传送 ADD:加 SUB:减 RET:RETURN 返回,4.目标程序的生成,汇编源程序,编辑、编译、链接,可执行的机器指令程序(目标程序),5.指令长度 486指令长度(机器指令长度)为116字节规定:多字节指令占用连续的内存单元,存放指令第一字节的内存地址,称为“指令地址”。,CPU只能识别,存储,运行目标指令,而用机器指令编程非常困难。于是早期的专家们发明了符号指令,再经过软件把符号指令机器指令。图示如下:,6.指令存放,如:12345H单元中有一条指令 MOV AX,6789H,67H,8
3、9H,B8H,12345H:,MOV AX,6789H,先写操作码,再写操作数。多字节操作数连续存放。存放规律:低位字节存放在低地址单元,高位字节存放在相邻的高地址单元,7.符号指令的 书写格式,如:NEXT:ADD AX,BX;AX+BX AX INC SI;SI+1 SI,标号:以字母开头,后跟字母,数字,下划线,长度31字符 标号又称符号地址,代表该指令的逻辑地址。可有可无,设置是为了程序的转向,注解:以“;”开头,不执行,打印程序清单时照原样打印,“系统保留字”不能做标号。,3.2 486寻址方式,操作数是指令的操作对象,寻址方式与地址码有密切关系。形成操作数地址码的过程就是寻址。,“
4、寻址方式”:通俗的讲,就是通知CPU本条指令的操作数在哪儿?或者说用什么方式才能得到操作数。,微机系统有3类操作数:立即数:操作数包含在本条指令中,是指令的一部分。寄存器操作数:CPU内部的通用寄存器,段寄存器内容。内存操作数:操作数在存储单元中。,486有3类7种寻址方式立即寻址方式:获得立即数寄存器寻址方式:获得寄存器操作数存储器寻址方式:获得存储器操作数(内存操作数),学习重点:怎样在符号指令中,正确的描述各种寻址方式,1.立即寻址操作数包含在本条指令中,是指令的一部分,完整地取出该条指令,也就获得了操作数。,如:MOVEAX,12345678H MOVBL,10101010B;AAH
5、BL MOV CL,4;FCH CL MOVDL,A;41H DL ADD AL,0C8H MOVSI,3*5;15 SI,上例源操作数即为立即寻址,立即数书写规定:立即数以数字开头,以开头的16进制数,必须前缀0。,程序员可以按自己的习惯书写立即数,各种合法的立即数经汇编后,一律自动转换成等值的二进制数,负数用补码表示。,立即数的数制用后缀表示,B表示二进制数,H表示十六进制数,D或缺省为十进制数,单引号括起来的字符编译成相应的ASCII码。,可以用+*/组成立即数表达式,2.寄存器寻址操作数在CPU的某个寄存器中,符号指令中直接写出寄存器名称。,如:MOV AX,DS;DS内容 AX IN
6、C SI;SI+1 SI(Increase 增量)DEC DI;DI 1 DI(Decrease 减量),如:下述条指令,目标操作数即为寄存器寻址 MOVEAX,12345678H MOVBL,10101010B;AAH BL MOV CL,4;FCH CL MOVDL,5;35H DL ADD AL,0C8H MOVSI,3*5;15 SI,3.存储器操作数寻址方式 重申:在读写内存操作数之前,CPU必须知道相关存储单元的物理地址。,程序员的责任仅在于正确的书写逻辑地址表达式,然后由CPU自动运算以求出物理地址。,由于CPU对存储器采用分段管理,因此指令格式中只能写出存放操作数的内存单元的“
7、逻辑地址”。,存储单元逻辑地址表达式的一般形式,段寄存器:,偏移地址,实模式下,物理地址=段寄存器24+偏移地址,(1)直接寻址 地址表达式的格式1:段寄存器:偏移地址,地址表达式的格式2:段寄存器:变量名 用变量名代表存储单元的有效地址,如:MOVAL,ES:2CH 从ES附加段偏移地址为2CH的单元取数AL,如:MOV AX,DS:1234H 从数据段偏移地址为1234H的单元取一字AX 这种格式很少使用,通常情况下,程序员不知道某单单元的偏移地址(本书仅在P349有过一次应用),设数据段XX字节单元的内容为11H ES附加段YY字单元的内容为2233H MOV AL,DS:XX;取数据段
8、XX字节单元的内容AL 或 MOV AL,XX;AL=11H MOV AX,ES:YY;取ES附加段YY字单元的内容AX 或 MOV AX,YY;AX=2233H,说明:汇编语言允许为某单元起一个“名字”,这个名字就称为该单元的“变量名”,经汇编之后,变量名有段基址和偏移量两种属性。变量名是唯一的,程序中不能有重复的变量名,“段寄存器:”可以省略。,(2)寄存器间接寻址 寄存器间接寻址又称间接寻址,间址 什么是间接寻址?操作数在内存单元,该单元的段基址在段寄存器中有效地址在间址寄存器中,CPU首先进行地址计算,间接寻址的地址表达式 段寄存器:间址寄存器 某单元的物理地址=段寄存器内容16+间址
9、寄存器,访问约定的逻辑段,间接寻址的地址表达式简化为:间址寄存器 某单元的物理地址=约定的段寄存器内容16+间址寄存器,间址寄存器 和约定访问的逻辑段486规定:,举例:设数据段BUF字节单元的内容为55H,取出该数 AL,解1:用BX间址 MOV AX,数据段段基址 MOV DS,AX MOV BX,BUF单元的有效地址 MOV AL,DS:BX;AL=55H等价于:MOV AL,BX 由于BX间址,约定访问的是数据段,“DS:”可省,解2:用BP间址 MOV AX,数据段段基址 MOV DS,AX MOV BP,BUF单元的有效地址 MOV AL,DS:BP;AL=55H 不能写成:MOV
10、 AL,BP 由于BP间址约定访问的是堆栈段,“DS:”不可省,解3:用变量名直接寻址 MOV AX,数据段段基址 MOV DS,AX MOV AL,BUF;AL=55H,(3)基址寻址 在基址寻址中,有效地址由两部分组成。一部分在基址寄存器中,另一部分为常量。,基址寻址的地址表达式:段寄存器:基址寄存器+位移量物理地址=段寄存器内容16+基址寄存器+位移量,访问约定的逻辑段,简化的地址表达式:基址寄存器+位移量物理地址=约定的段寄存器内容16+基址寄存器+位移量,基址寄存器和约定访问的逻辑段,举例设数据段BUF单元依次有:78H,56H,34H,12H则:MOVAX,数据段段基址MOV DS
11、,AXMOV BX,BUF单元有效地址MOV DH,BX+1;DH=56HMOV DX,BX+2;DX=1234H,12H,34H,56H,78H,BUF,(4)变址寻址 有比例因子的变址寻址其地址表达式为 段寄存器:比例因子*变址寄存器+位移量 物理地址=段寄存器16+比例因子变址寄存器+位移量,没有比例因子的变址寻址其地址表达式为:段寄存器:变址寄存器+位移量 访问约定的逻辑段可简化为:变址寄存器+位移量 物理地址=约定的段寄存器16+变址寄存器+位移量,变址寄存器与约定访问的逻辑段,说明:比例因子只能是1、2、4、8,因此:MOV AL,8*SI+15;非法,16位寻址不能使用 比例因子
12、 MOV AL,10*ESI+5;非法指令,比例因子错了 MOV AL,ES:SI;访问附加段 MOV AL,SI;访问数据段,(5)基址加变址寻址,存储单元的有效地址由3部分组成 有比例因子的基址加变址的地址表达式为:段寄存器:基址寄存器+比例因子*变址寄存器+位移量,访问约定逻辑段其地址表达式简化为:基址寄存器+比例因子*变址寄存器+位移量,无比例因子基址加变址地址表达式:段寄存器:基址寄存器+变址寄存器+位移量访问约定逻辑段:基址寄存器+变址寄存器+位移量,基址加变址寻址是基址寻址和变址寻址的组合,要求基址寄存器和变址寄存器都是16位或都是32位,否则(16位寻址和32位寻址混合使用)是
13、非法指令默认的段寄存器不一致,这样的组合虽然是合法,但容易出错,如:BP+SI,BP+DIBP约定的逻辑段为堆栈段,而SI、DI约定的逻辑段为数据段,它们组合之后约定访问的逻辑段是谁?,实验证明是堆栈段,这样的组合最好要加段前缀。,寻址方式的学习要点:1.访问内存操作数由5种寻址方式 直接寻址、间址、基址、变址、基址加变址,2.关于16位寻址和32位寻址 16位寻址:采用16位间址、基址、变址、基址加变址 32位寻址:采用32位间址、基址、变址、基址加变址,3.在实模式下,一个逻辑段的体积最大为64K,存储 单元的有效地址为16位,不可能超过FFFFH,在实模式下运行的程序通常采用16位寻址,
14、4.关于段约定和段超越,在用间址、基址、变址、基址加变址寻址内存操作数时,其地址表达式都有2种书写格式有段 前缀和无段前缀,如用BP、EBP、ESP参与寻址,CPU自动认为是访问堆栈段,段超越前缀“SS:”可省,MOV AL,SS:BP;访问SS段,用BP间址MOV AL,BP,如用BP、EBP、ESP参与寻址非堆栈段,必须明确写出段超越前缀,如:,MOV AL,DS:BP;访问堆栈段,用BP间址MOV AL,ES:BP+2,如用BX、SI、DI、EAXEDX、ESI、EDI参与寻址,CPU自动认为是访问数据段,“DS:”可省,如:MOV AL,DS:BX MOV AL,BX,如用BX、SI、
15、DI、EAX、EDX、ESI、EDI参与寻址非数据段,必须明确写出段超越前缀,如:,MOV AL,ES:BXMOV AL,FS:SI+2,5使用段约定访问内存操作数是最常用的编程风格,3.3 标志寄存器,80486标志寄存器为32位,实际使用15位 15位标志分为两类:状态标志和控制标志 状态标志记录了当前指令执行后的状态信息 控制标志用来控制微处理器操作,本节首先介绍6种状态标志一状态标志,1.C标志进位/借位标志 字节加/减,最高位(D7)产生进位/借位时:C标志置1,否则置0 字加/减,最高位(D15)产生进位/借位时:C标志置1,否则置0 双字加/减,最高位(D31)产生进位/借位时:
16、C标志置1,否则置0,2.A标志辅助进位/辅助借位标志,字节加/减,D3位产生进位/借位时:A标志置1,否则置0,字加/减,D7位产生进位/借位时:A标志置1,否则置0 双字加/减,D15位产生进位/借位时:A标志置1,否则置0,3.S标志符号标志,字节运算后,结果的最高位D7位为1,S标志置1,否则置0字运算后,结果的最高位D15位为1,S标志置1,否则置0双字运算后,结果的最高位D31位为1,S标志置1,否则置0,4.Z标志结果标志 运算结果为全0时,Z标志置1,否则置0,5.P标志奇偶标志(实际上是偶标志)运算结果中,“1”的个数为偶数个(没 有“1”也是偶数),P标志置1,否则置0,6
17、.O标志溢出标志 运算结果产生溢出,则O标志置1,否则置0,二.复习:有关溢出的几个概念 1.什么是溢出?运算结果超出寄存器能表示的范围,称为溢出。溢出和操作数的性质有关。,8位无符号数运算,结果255 有溢出16位无符号数运算,结果65535 有溢出32位无符号数运算,结果 232_1 有溢出8位有符号数运算,-128结果127 有溢出16位有符号数运算,-32768结果32767 有溢出32位有符号数运算,-231结果 231_1 有溢出,2.CPU如何判断溢出 由于溢出和操作数的性质有关,而操作数的性质是由程序员定义的。CPU只能默认一种选择,即CPU一律 默认操作数是有符号补码数,并以
18、此来设置溢出标志。,3.程序员如何判断溢出 有符号数运算,判O标志,O标志为1,有溢出 无符号数加/减,判C标志,C标志为1,有溢出,AL=90H,如果C8H为无符号数(值=200),则有溢出。如果C8H为有符号数(值=-56),则无溢出。这6个标志中,C.O.P.S.Z可为程序的转移提供测试条件。,3.4 80486基本集指令,分6类,为讲授方便,用,N 代表立即数,N8、N16、N32代表8、16、32位立即数R 代表寄存器操作数,R8、R16、R32代表8、16、32位寄存器操作数M 代表内存操作数,M8、M16、M32代表8、16、32位内存操作数S 代表段寄存器,总说明:,源、目操作
19、数不可同为内存操作数源、目操作数属性一致(长度相同)当目标操作数为间址、变址、基址、基+变址的内存操作数,而源操作数为单字节/双字节立即数,则目标操作数必须用PTR说明类型,若操作数为间、变、基、基+变的内存操作数,则必须用PTR说明类型,2.对于单操作数指令(如:I NC,DEC),1.于双操作数指令(如:MOV,ADD,CMP),第一类、传送类,本类指令执行后,不影响状态标志,1.通用传送,CS不能做目标,不能向段寄存器写入立即数禁止2个内存单元直接传送源、目属性要一致,说明:,为了深入理解数值定义伪指令、学习PTR运算符的使用,请仔细阅读以下例题。,【例】阅读以下程序,写出指令执行后的目
20、标操作数。,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV BL,BNUM;BL=?,所以,BL=12H,数据段经过汇编之后,,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX MOV BX,WNUM+2;BX=?,数据段经过汇编之后,,所以,BX=3344H,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW
21、 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX MOV EBX,DNUM+4;EBX=?,数据段经过汇编之后,,所以,EBX=87654321H,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX MOV BL,BYTE PTR
22、DNUM;BL=?,数据段经过汇编之后,,所以,BL=68H,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV BX,WORD PTR BNUM+1;BX=?,所以,BX=5634H,数据段经过汇编之后,,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H
23、,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV EBX,DWORD PTR WNUM+1;EBX=?,所以,EBX=66334411H,数据段经过汇编之后,,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX MOV BX,WORD PTR DNUM 3;BX=?,数据段经过汇
24、编之后,,所以,BX=2113H,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV BX,WORD PTR FNUM;BX=?,所以,BX=5566H,数据段经过汇编之后,,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM D
25、F 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV BX,3 MOV BL,BNUM BX;BL=?,所以,BL=78H,数据段经过汇编之后,,设数据段:BNUM DB 12H,34H,56H,78H,90HWNUM DW 1122H,3344H,5566HDNUM DD 13572468H,87654321HFNUM DF 112233445566H,代码段:MOV AX,SEG 数据段段名 MOV DS,AX;对DS初始化 MOV SI,OFFSET BNUM MOV BX,SI+1;BX=?,所以,BX=5634H,数据段经
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