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1、第 2 章 8086指令系统,2.1 8086的寄存器组 2.2 8086的寻址方式 2.3 数据传送类指令 2.4 算术运算类指令 2.5 位操作类指令 2.6 串操作类指令 2.7 控制转移类指令 2.8 处理机控制类指令,什么是指令系统,计算机的指令系统就是指该计算机能够执行的全部指令的集合。 每种计算机都有它支持的指令集合。 16位8086指令系统是整个Intel 80x86 系列微处理器指令系统的基础。 本章内容是本课程的一个关键内容。,第2章的重点,本章的重点是理解8086常用指令的功能 本章的关键是熟悉8086的寄存器组 本章的难点是8086的各种寻址方式 同学们一定要采用调试程
2、序DEBUG进行实践,感性认识因深刻而显重要,调试程序DEBUG,DEBUG是常用的汇编语言级调试工具，为汇编语言程序员提供了分析指令、跟踪程序的有效手段。 常用命令： A汇编 U反汇编 T单步执行 G断点执行 D数据显示 R寄存器 详见本书附录1,2.1 8086的寄存器组,8086的寄存器（如图2.1）都为16位，分为： 8个通用寄存器 1个指令指针寄存器 1个标志寄存器 4个段寄存器 掌握通用寄存器的作用 熟悉各个标志的含义 切实理解存储器组织和存储空间分段的概念,图2.1 8086的寄存器组,通用寄存器,8086的16位通用寄存器是： AX BX CX DX SI DI BP SP 其
3、中前4个数据寄存器都还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器。对其中某8位的操作，并不影响另外对应8位的数据。 8086的8位通用寄存器是： AH BH CH DH AL BL CL DL,数据寄存器,数据寄存器用来存放计算的结果和操作数 每个寄存器又有它们各自的专用目的： AX累加器，使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等； BX基址寄存器，常用做存放存储器地址； CX计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计数器； DX数据寄存器，常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址。,变址寄存器,变址寄存器常用于 存储器寻址时提供地址 SI是源变址寄存器 DI是目的变址寄存器
4、串操作类指令中， SI和DI具有特别的功能,指针寄存器,指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址 SP不能再用于其他目的，具有专用目的 BP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址 SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址 详见堆栈操作指令,堆栈的概念,堆栈（Stack）是主存中一个特殊的区域 它采用先进后出FILO（First In Last Out）或后进先出LIFO（Last In First Out）的原则进行存取操作，而不是随机存取操作方式。 堆栈通常由处理器自动维持 在8086中，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器S
5、P共同指示。 详见堆栈操作指令,指令指针寄存器IP,指令指针寄存器IP，指示代码段中指令的偏移地址 它与代码段寄存器CS联用，确定下一条指令的物理地址 计算机通过CS : IP寄存器来控制指令序列的执行流程 IP寄存器是一个专用寄存器,标志寄存器,标志（Flag）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。 8086处理器中各种常用的标志形成了一个16位的标志寄存器FLAGS（也称程序状态字PSW寄存器）。,OF,11,15 12,DF,10,IF,9,TF,8,SF,7,ZF,6,5,AF,4,3,PF,2,1,CF,0,标志的作用,指令的执行与标志有很大关系。 标志分成两类： 状态标志用来记录
6、程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它。 CF ZF SF PF OF AF 控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式。 DF IF TF,进位标志CF（Carry Flag）,当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF = 1；否则CF = 0。 例如： 3AH + 7CHB6H，没有进位：CF = 0 AAH + 7CH（1）26H，有进位：CF = 1,零标志ZF（Zero Flag）,若运算结果为0，则ZF = 1，否则ZF = 0。 例如： 3AH + 7CHB6H，结果不是零：ZF = 0 86H + 7CH（
7、1）00H，结果是零：ZF = 1 注意：ZF为1表示的结果是0,符号标志SF（Sign Flag）,运算结果最高位为1，则SF = 1；否则SF = 0。 例如： 3AH + 7CHB6H，最高位D71：SF = 1 86H + 7CH（1）00H，最高位D70：SF = 0 有符号数据利用最高有效位表示数据的符号。所以，最高有效位就是符号标志的状态。,奇偶标志PF（Parity Flag）,当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF = 1；否则PF = 0。 例如： 3AH + 7CHB6H10110110B， 结果中有5个1，是奇数：PF = 0 注意：PF标志仅反映最低8位中
8、“1”的个数是偶或奇，即使是进行16位字操作。,溢出标志OF（Overflow Flag）,若算术运算的结果有溢出，则OF=1；否则 OF0。例如： 3AH + 7CHB6H，产生溢出：OF = 1 AAH + 7CH（1）26H，没有溢出：OF = 0 问题： 什么是溢出？ 溢出和进位有什么区别？ 处理器怎么处理，程序员如何运用？ 如何判断是否溢出？,什么是溢出,处理器内部以补码表示有符号数 8个二进制位能够表达的整数范围是：+127 -128 16位表达的范围是：+32767 -32768 如果运算结果超出了这个范围，就是产生了溢出 有溢出，说明有符号数的运算结果不正确 例如： 3AH +
9、 7CHB6H，就是58 + 124182，已经超出-128 127范围，产生溢出，所以OF = 1；另一方面，补码B6H表达真值是-74，显然运算结果也不正确。,溢出和进位,溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确； 溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确。 请看例子,溢出和进位的对比,例1：3AH + 7CHB6H 无符号数运算：58124182，范围内，无进位 有符号数运算： 58124182 ，范围外，有溢出 例2：AAH + 7CH（1）26H 无符号数运算：170124294，范围外，有进位 有
10、符号数运算：8612428 ，范围内，无溢出,如何运用溢出和进位,处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF。 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出。,溢出的判断,判断运算结果是否溢出有一个简单的规则： 只有当两个相同符号数相加，而运算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确。 其他情况下，则不会产生溢出。,辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）,运算时D3位（低半字
11、节）有进位或借位时，AF = 1；否则AF = 0。 例如： 3AH + 7CHB6H，D3有进位：AF = 1 这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算指令中，用户一般不必关心。,方向标志DF（Direction Flag）,用于串操作指令中，控制地址的变化方向： 设置DF0，串操作的存储器地址自动增加； 设置DF1，串操作的存储器地址自动减少。 CLD指令复位方向标志：DF0 STD指令置位方向标志：DF1,中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag）,用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应： 设置IF1，则允许中断； 设置IF0，则禁止中断。 CLI指令复位
12、中断标志：IF0 STI指令置位中断标志：IF1,陷阱标志TF（Trap Flag）,用于控制处理器是否进入单步操作方式： 设置TF0，处理器正常工作； 设置TF1，处理器单步执行指令。 单步执行指令处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1的内部中断。这种内部中断称为单步中断，所以TF也称为单步标志。 利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试。 这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试。,数据的存储格式,计算机中信息的单位有： 位（bit）、字节（byte）、 字（word）、双字（double word）等 在存储器中，信息的存储单元是：字节 80x86微处理器对多字节数据采用： 小端方式
13、little endian 存储的数据如果对齐边界，则存取速度较快 参见图2.3,图2.3 8086的存储格式,数据信息的表达单位,二进制位：存储一位二进制数：0或1。 字节：8个二进制位，D7D0。 字：16位，2个字节，D15D0。 双字：32位，4个字节，D31D0。 最低有效位LSB（Least Significant Bit）：指数据的最低位，即D0位； 最高有效位MSB（Most Significant Bit）：指数据的最高位，对应字节、字、双字分别指D7、D15、D31位。,存储单元及其存储内容,每个存储单元都有一个编号存储器地址 每个存储单元存放一个字节的内容 例如：0002
14、H单元存放有一个数据34H 0002H34H 参见图2.3,小端方式,多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元： 存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址； 多字节数据占据的地址空间用它的低地址表示。 例如：图2.3中2号“字”单元的内容为： 0002H = 1234H 2号“双字”单元的内容为： 0002H = 78561234H 80x86处理器的“低对低、高对高”的存储形式，被称为“小端方式”。 相对应还存在“大端方式big endian”。,数据的地址对齐,同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等（视具体情况来确定）。 字单元安排在偶地址（xxx0B）、 双字
15、单元安排在模4地址（xx00B）等， 被称为“地址对齐（Align）”。 对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间。 应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度。,存储器的分段管理,8086CPU有20条地址线， 最大可寻址空间为2201MB， 物理地址范围从00000HFFFFFH。 8086CPU将1MB空间分成许多逻辑段（Segment）， 每个段最大限制为64KB， 段地址的低4位为0000B。 这样， 一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外， 还具有多个逻辑地址。,物理地址和逻辑地址,对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号，就是物理地址，从00000HFFF
16、FFH。 分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式为 段基地址 : 段内偏移地址 将逻辑地址中的段地址左移4位，加上偏移地址就得到20位物理地址。 例如: 逻辑地址“1460H:100H” = 物理地址14700H 显然，一个物理地址可以有多个逻辑地址 程序中有那些逻辑段呢？,段基地址:段内偏移地址,段地址说明逻辑段在主存中的起始位置 8086规定段地址必须是模16地址：xxxx0H 省略低4位0000B，段地址就可以用16位数据表示，就能用16位段寄存器表达段地址。 偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量 每段不超过64KB，偏移地址也可用16位数据表示。,段寄存器和逻辑段,8086有4个
17、16位段寄存器： CS（代码段寄存器）指明代码段的起始地址 SS（堆栈段寄存器）指明堆栈段的起始地址 DS（数据段寄存器）指明数据段的起始地址 ES（附加段寄存器）指明附加段的起始地址 每个段寄存器用来确定一个段的起始地址， 每种段均有各自的用途。 程序中如何使用逻辑段呢？,代码段（Code Segment）,代码段用来存放程序的指令序列： 代码段寄存器CS存放代码段的段地址， 指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址； 处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令。,堆栈段（Stack Segment）,堆栈段确定堆栈所在的主存区域： 堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址， 堆栈指针寄存器SP指
18、示堆栈栈顶的偏移地址； 处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据。,数据段（Data Segment）,数据段存放当前运行程序所用的数据： 数据段寄存器DS存放数据段的段地址， 各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址。 处理器利用DS:EA存取数据段中的数据。,附加段（Extra Segment）,附加段是附加的数据段，也用于数据的保存： 附加段寄存器ES存放附加段的段地址， 各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址。 处理器利用ES:EA存取附加段中的数据。 串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域,程序员如何分配各个逻辑段,程序的指令序列必须安排在
19、代码段； 程序使用的堆栈一定在堆栈段； 程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段。 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中。 程序中如何指明数据所在的逻辑段呢？,段超越前缀指令,没有指明时，一般的数据访问在DS段；使用BP访问主存，则在SS段。 默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令。8086指令系统中有4个： CS: ；代码段超越，使用代码段的数据 SS: ；堆栈段超越，使用堆栈段的数据 DS: ；数据段超越，使用数据段的数据 ES: ；附加段超越，使用附加段的数据 给个例子吧 ！,段超越的例子,没有段超越的指令实例： MOV A
20、X,2000H ；AXDS:2000H， ；从默认的DS数据段取出数据 采用段超越前缀的指令实例： MOV AX,ES:2000H ；AXES:2000H， ；从指定的ES附加段取出数据 总结一下吧 ！,段寄存器的使用规定（表2.1）,访问存储器的方式 默认的段寄存器 可超越的段寄存器 偏移地址 取指令 CS 无 IP 堆栈操作 SS 无 SP 一般数据访问 DS CS、ES、SS 有效地址EA （下列除外） 串操作的源操作数 DS CS、ES、SS SI 串操作的目的操作数 ES 无 DI BP基址的寻址方式 SS CS、DS、ES 有效地址EA,程序分段的图例（图2.4）,8086对逻辑段
21、的要求是： 段地址低4位均为0，每段最大不超过64KB。 8086对每个段不要求必须是64KB， 不要求各段之间完全分开、即可以重叠。 图2.4a是各自独立段的分配示例 图2.4b是相互重叠段的分配示例 1MB空间最多能分成多少个段？ 1MB空间最少能分成多少个段？,1MB空间的分段,1MB空间最多能分成多少个段？ 每隔16个存储单元就可以开始一个段， 所以1MB最多可以有： 2201621664K 个段 1MB空间最少能分成多少个段？ 每隔64K个存储单元开始一个段， 所以1MB最少可以有： 22021616 个段,图2.4a 各个逻辑段独立的实例,图2.4b 各个逻辑段重叠的实例,2.1节
22、的总结,8086有8个8位通用寄存器、8个16位通用寄存器 8086有6个状态标志和3个控制标志 8086将1MB存储空间分段管理，有4个段寄存器，对应4种逻辑段 8086有4个段超越前缀指令，用于明确指定数据所在的逻辑段 熟悉上述内容后，就可以进入2.2节了。,2.2 8086的寻址方式,本节从8086的机器代码格式入手，论述： 立即数寻址方式 寄存器寻址方式 存储器寻址方式 进而熟悉8086汇编语言指令格式， 尤其是其中操作数的表达方法； 为展开8086指令系统做好准备。,指令的组成,指令由操作码和操作数两部分组成 操作码说明计算机要执行哪种操作，如传送、运算、移位、跳转等操作，它是指令中
23、不可缺少的组成部分。 操作数是指令执行的参与者，即各种操作的对象。 有些指令不需要操作数，通常的指令都有一个或两个操作数，也有个别指令有3个甚至4个操作数。,指令的操作码和操作数,每种指令的操作码： 用一个唯一的助记符表示（指令功能的英文缩写）， 对应着机器指令的一个二进制编码。 指令中的操作数： 可以是一个具体的数值， 可以是存放数据的寄存器， 或指明数据在主存位置的存储器地址。,寻址方式,指令系统设计了多种操作数的来源， 寻找操作数的过程就是操作数的寻址方式。 操作数采取哪一种寻址方式，会影响机器运行的速度和效率。 如何寻址一个操作数对程序的设计来讲也很重要。,8086的机器代码（Mach
24、ine Code）格式,操作码占1个或2个字节 后面的各个字节指明操作数： “mod reg r/m”字节表明采用的寻址方式， “位移量”字节给出某些寻址方式需要的对基地址的偏移量， “立即数”字节给出立即寻址方式需要的数值本身。 操作数的各个字段有多种组合，如表2.2所示,指令的助记符格式,操作码 操作数1,操作数2 ；注释 操作数2，称为源操作数src，它表示参与指令操作的一个对象； 操作数1，称为目的操作数dest，它不仅可以作为指令操作的一个对象，还可以用来存放指令操作的结果。 分号后的内容是对指令的解释。 给个实例,传送指令MOV的格式,MOV dest,src ；destsrc ；
25、MOV指令的功能是将源操作数src传送至目的操作数dest MOV AL,05H ；AL05H MOV BX,AX ；BXAX MOV AX,SI ；AXDS:SI MOV AX,BP+06H ；AXSS:BP+06H MOV AX,BX+SI ；AXDS:BX+SI,功能演示,传送指令MOV的功能演示,源操作数 src,目的操作数 dest,返回,30H,30H,被传送的数据,立即数寻址方式,指令中的操作数直接存放在机器代码中，紧跟在操作码之后（操作数作为指令的一部分存放在操作码之后的主存单元中）。 这种操作数被称为立即数imm 它可以是8位数值i8（00HFFH）， 也可以是16位数值i1
26、6（0000HFFFFH）。 立即数寻址方式常用来给寄存器赋值。 MOV AL,05H ；AL05H MOV AX,0102H ；AX0102H,调试一下吧 ！,寄存器寻址方式,操作数存放在CPU的内部寄存器reg中，可以是： 8位寄存器r8：AH/AL/BH/BL/CH/CL/DH/DL； 16位寄存器r16：AX/BX/CX/DX/SI/DI/BP/SP； 4个段寄存器seg：CS/DS/SS/ES。 MOV AX,1234H ；AX1234H MOV BX,AX ；BXAX,调试一下吧 ！,存储器寻址方式,指令中给出操作数的主存地址信息（偏移地址，称之为有效地址EA），而段地址在默认的或
27、用段超越前缀指定的段寄存器中。 8086设计了多种存储器寻址方式 1、直接寻址方式 2、寄存器间接寻址方式 3、寄存器相对寻址方式 4、基址变址寻址方式 5、相对基址变址寻址方式,直接寻址方式,有效地址在指令中直接给出 默认的段地址在DS段寄存器，可使用段超越前缀改变 MOV AX,2000H ；AXDS:2000H ；指令代码：A10020 MOV AX,ES:2000H ；AXES:2000H ；指令代码：26A10020,调试一下吧 ！,（寄存器）间接寻址方式,有效地址存放在基址寄存器BX或变址寄存器SI、DI中。 默认的段地址在DS段寄存器，可使用段超越前缀改变 MOV AX,SI ；
28、AXDS:SI,调试一下吧 ！,（寄存器）相对寻址方式,有效地址是寄存器内容与有符号8位或16位位移量之和，寄存器可以是BX、BP或SI、DI。 有效地址BX/BP/SI/DI8/16位位移量 段地址对应BX/SI/DI寄存器默认是DS，对应BP寄存器默认是SS；可用段超越前缀改变。 MOV AX,DI+06H ；AXDS:DI+06H MOV AX,BP+06H ；AXSS:BP+06H,调试一下吧 ！,基址变址寻址方式,有效地址由基址寄存器（BX或BP）的内容加上变址寄存器（SI或DI）的内容构成： 有效地址BX/BPSI/DI 段地址对应BX基址寄存器默认是DS，对应BP基址寄存器默认是
29、SS；可用段超越前缀改变。 MOV AX,BX+SI ；AXDS:BX+SI MOV AX,BP+DI ；AXSS:BP+DI MOV AX,DS:BP+DI ；AXDS:BP+DI,调试一下吧 ！,相对基址变址寻址方式,有效地址是基址寄存器（BX/BP）、变址寄存器（SI/DI）与一个8位或16位位移量之和： 有效地址BX/BPSI/DI8/16位位移量 段地址对应BX基址寄存器默认是DS，对应BP基址寄存器默认是SS；可用段超越前缀改变。 MOV AX,BX+SI+06H ；AXDS:BX+SI+06H 注意：（1）位移量可用符号表示 （2）同一寻址方式有多种表达方式,调试一下吧 ！,位移
30、量可用符号表示,在寄存器相对寻址或相对基址变址寻址方式中，位移量可用符号表示： MOV AX,SI+COUNT ；COUNT是事先定义的变量或常量（就是数值） MOV AX,BX+SI+WNUM ；WNUM也是变量或常量,同一寻址方式有多种表达形式,同一寻址方式有时可以写成不同的形式： MOV AX,BXSI ；MOV AX,BX+SI MOV AX,COUNTSI ；MOV AX,SI+COUNT MOV AX,WNUMBXSI ；MOV AX,WNUMBX+SI ；MOV AX,BX+SI+WNUM ；COUNT和WNUM是事先定义的变量或常量（数值）,汇编语言指令格式,标号: 指令助记符
31、 目的操作数,源操作数 ；注释 它由4部分组成： 标号表示该指令在主存中的逻辑地址， 每个指令助记符就代表一种指令， 目的操作数和源操作数表示参与操作的对象， 注释通常是对该指令或这段程序功能的说明。,指令操作数的表达,r8 任意一个8位通用寄存器AH/AL/BH/BL/CH/CL/DH/DL r16 任意一个16位通用寄存器AX/BX/CX/DX/SI/DI/BP/SP reg 代表r8或r16 seg 段寄存器CS/DS/ES/SS m8 一个8位存储器操作数单元（包括所有主存寻址方式） m16 一个16位存储器操作数单元（包括所有主存寻址方式） mem 代表m8或m16 i8 一个8位立
32、即数 i16 一个16位立即数 imm 代表i8或i16 dest 目的操作数 src 源操作数,一定要熟悉噢！,8086指令系统概述,Intel 8086指令系统共有117条基本指令， 可分成6个功能组： 数据传送类指令 算术运算类指令 位操作类指令 串操作类指令 控制转移类指令 处理机控制类指令 如何学习呢？,学习指令的注意事项,指令的功能该指令能够实现何种操作。通常指令助记符就是指令功能的英文单词或其缩写形式。 指令支持的寻址方式该指令中的操作数可以采用何种寻址方式。 指令对标志的影响该指令执行后是否对各个标志位有影响，以及如何影响。 其他方面该指令其他需要特别注意的地方，如指令执行时的约定设置、必须预置的参数、隐含使用的寄存器等。,开始逐个详解,