微处理器原理及应用---第三章 寻址方式与指令系统.ppt

《微处理器原理及应用---第三章 寻址方式与指令系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微处理器原理及应用---第三章 寻址方式与指令系统.ppt（91页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第三章 寻址方式与指令系统 3.1 数据类型及其存储规则 3.1.1基本数据类型及存储 一个存储单元一个字节占用内存的一个地址。 基本数据类型：字、双字、四字、双四字 字两个相邻字节组成的16位二进制； 4个相邻字节组成的32位二进制数； 四字8个相邻字节组成的64位二进制数； 16个相邻字节组成的128位二进制数。,图3.2 基本数据类型存储规律,3.1.2 数字数据类型 数据类型包含：无符号整数、带符号整数和浮点数。 1无符号整数（范围：02n-1） 2带符号整数（范围：2n-1 +2n-1-1） 带符号整数是用2的补码表示的二进制值。规定操作数的最高位为符号位。 3浮点数 浮点数据类型可

2、分为三种：单精度浮点、双精度浮点和双扩展的精度浮点。,3.1.3指针数据类型 在实方式下有两种类型的指针：近指针（16位）和远指针（32位）,3.1.4字符串、位及位串数据类型 字符串包括字节串、字串和双字串。 它们分别是字节、字和双字的相邻序列。,图3.4 字节、字、双字字符串数据类型,3.2 计算机指令格式,指令包括两部分：指令操作码部分和地址码部分。 指令操作码部分是给出该指令应完成何种操作。 地址码部分是用来描述该指令的操作对象。 指令格式可分为：零地址指令、一地址指令、二地址指令和三地址指令。 零地址指令：只有操作码部分，而没有操作数的指令； 一地址指令：只有目的操作数的单操作数指令

3、； 二地址指令：有两个地址指出两个操作数的地址； 三地址指令优点：操作结束后，原两个操作数的内容均未被破坏； 缺点：增加一个地址后，使得指令码加长，增加了存储空间，取指时间变长。,3.2.1 指令的助记符格式 助记符格式可用以下通式表示： L：op D1, D2, D3 其中：L是标号，在标识符后面跟有冒号（：） op是助记符，具有相同功能的指令操作码的保留名 例如：,3.2.2 80 x86指令编码格式 指令编码格式包含操作码和操作数两部分。 操作码表示计算机执行什么操作。 操作数指明参与操作的数的本身，或规定了操作数的地址。 图 3.5 8086 CPU指令编码的一般形式 1)操作码字节

4、它是指令的第一字节，规定指令的操作类型，是指令的必选字节，字节内容如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,OP：表示指令操作码， D：表示指令中数据传送的方向。 W：表示操作数类型。 2)寻址方式字节。它是指令的第二字节，规定操作数的寻址方式。是指令的可选字节，字节内容如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MOD：表示方式域，D7、D6位能表示4种不同的方式。 REG：表示寄存器域，D5、D4、D3位能表示8种不同的寄存器。 R/M：表示寄存器存储器域，D2、D1、D0位能表示8种不同的寄存器存储器。,表3-1 mod与rm域所组合的寻址方式,3） 偏移量字节

5、 是指令的第三、四字节，是指令的可选字节， 给出了存储器操作数的偏移量。 4） 立即数字节 是指令的可选字节，给出了指令的立即数。 3.3 8086CPU的寻址方式 寻址方式寻找指令或操作数存放地址的方法。 两种寻址方式：一种是用来对操作数进行寻址；另一种是 用来对转移地址或调用地址进行寻址，即 对指令地址进行寻址。,3.3.1 操作数的寻址方式 1、 立即寻址 立即数寻址特点：指令执行速度快。 立即数只能是整数，且只能作为源操作数。,图3-6立即数寻址过程,2、 寄存器寻址方式 寄存器寻址方式的优点：不但可以减少指令码的长度，而且由 于操作数已存于寄存器中，执行速度 较快。 寄存器既能作为源

6、操作数，又能作为目的操作数。 例如： MOV AX，CX 该指令将CX（源操作数）的内容传送到AX寄存器（目的操作数）中，其中源操作数CX，目的操作数AX都是寄存器寻址方式。 3、 存储器寻址 指令给出了操作数在数据区中的地址信息。 五种不同的存储器寻址方式：,（1）直接寻址方式 例如： MOV AX，7834H 该指令将有效地址EA=8064H单元中的内容传送到AX寄存器中。若（DS）=2000H，则该指令源操作数的存储单元的物理地址为20000H7834H=27834H。,（2）寄存器间接寻址 操作数存放在存储单元中。 注意两点：一是寄存器中的内容是操作数的有效地址，而不是 操作数本身；

7、二是只能用CPU中的基址寄存器BX、BP或变址寄存器 DI、SI来间接寻址。 如果指令前面没有用前缀指令指明操作数在哪一段，则通常默认段寄存器为DS。即： 物理地址=DS10H+EA=DS10H+ 或 物理地址=SS10H+BP,例如： MOV AX，DI,(3）寄存器相对寻址 操作数存放在存储单元中 物理地址=DS10H+EA= DS10H+ 或 物理地址=SS10H+BP 例如： MOV BX，DI+10H,基址寻址用BX、BP为基址寄存器进行寻址 变址寻址用SI、DI为变址寄存器进行寻址,(4）基址加变址寻址方式 操作数存放在存储单元中 物理地址= DS10H+EA=DS10H+ 或 物

8、理地址= SS10H+ 例如： ADD AX，BX+SI,(5）相对的基址和变址寻址方式 操作数存放在存储单元中 物理地址=DS10H+EA=DS10H+ 或 物理地址=SS10H +,例如：MOV AH，BXSI2468H,4、 IO端口寻址 操作数在IO端口中。 两种编址方式：与存储器统一编址方式 独立的IO空间编址方式 与存储器统一编址方式，上述五种存储器寻址方式均可采用。 独立的IO空间编址方式则对IO端口有两种寻址方式： (l）直接端口寻址方式 端口地址的寻址范围是 0 0FFH，端口地址直接由指令给出。 (2） 间接端口寻址方式 端口地址的寻址范围是 0 0FFFFH，端口地址由D

9、X寄存器给出。,3.3.2 指令地址的寻址方式 指令地址的寻址方式以下4种： (1) 段内直接寻址方式 转移的指令地址是由当前的IP内容和指令中规定的8位或16位偏移量之和给出。,(2) 段内间接寻址方式 转移的指令地址是由用寄存器或一个字存储单元的内容给出。,图3-13段内间接寻址方式过程,(3) 段间直接寻址方式 转移的指令地址是由指令码字节直接给出。,(4) 段间间接寻址方式 转移的指令地址由一个双字存储单元的内容给出。,图3-15段间间接寻址方式过程,3.4 8086指令系统 指令系统按功能可分为6类： 数据传送类指令； 算术运算类指令； 逻辑运算与移位类指令； 字符串指令； 控制转移

10、类指令； 处理器控制类指令。,3.4.1 数据传送类指令 分为4种： 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。 1通用数据传送指令 (1）最基本的传送指令 格式： MOV 目的操作数，源操作数,举例： MOV BL，AL MOV DS，AX MOV DL，DI MOV BX，AX MOV DX，1000 MOV BH，120 MOV DX，1234H,(2）堆栈操作指令 堆栈是一种数据结构，是在内存中开辟了一个比较特殊的存储区，这个区域中数据的存取采用“后进先出”的原则。,1000,SS,0018,SP,60,50,40,30,20,10,10018,1001A,栈顶

11、,栈底,1000,SS,0016,SP,60,50,40,30,20,10,AB,CD,10018,1001A,栈顶,栈底,1000,SS,001A,SP,40,30,20,10,1001A,栈顶,栈底,10016,图3.168086系统椎栈及其操作 (a)堆栈原始状态 (b)执行push AX (c)执行POP AX (AX)=CDABH POP BX后的状态,(a) (b) (c),堆栈段8086CPU在存储器分段管理时，划分了一个专门的 堆栈区。 格式： PUSH 源操作数 POP 目的操作数 举例： PUSH BX PUSH ES PUSH DS PUSH SI POP AX POP

12、BX POSH DI,(3）交换指令 实现两个操作数之间进行直接交换，方便程序的编写。 格式： XCHG 目的操作数，源操作数 举例： XCHG AH，BL XCHG DX，BX XCHG 505H，AX,2累加器专用传送指令 累加器是8086CPU进行数据传输的核心。 有两类指令： 输入输出指令 换码指令 (1）输入输出指令工业控制中常用的指令 格式： IN AC，源操作数 OUT 目的操作数，AC 举例： IN AL，20H OUT DX，AX,(2）换码指令 该指令用来将一个代码值转换成相应的另一种代码值， 格式： XLAT,举例： 若要将十进制数09转换成共阳极LED显示的字形代码，则

13、列表如表3-2所示。,表3-2 十进制数09转换成LED显示的字形代码,3地址传送指令 它包括3条指令： 取有效地址指令LEA； 将地址指针装入DS指令LDS； 将地址指针装入ES指令LES。 格式： LEA 寄存器，源操作数 LDS 寄存器，源操作数 LES 寄存器，源操作数 举例： LEA AX， DI+1000 LEA AX，3721H LDS SI，2130H LES DI，SI,4标志传送指令 标志传送指令包括4条指令： 标志读取指令LAHF 标志设置指令SAHF 标志寄存器压入堆栈指令PUSHF 标志寄存器从堆栈弹出指令POPF 格式：LAHF SAHF PUSHF POPF,举例

14、： PUSHF POP BX PUSH CX POPF,图3-19 LAHF和SAHF指令传送操作,3.4.2 算术运算类指令 1加法指令 格式：ADD 目的操作数，源操作数 ADC 目的操作数，源操作数 INC 目的操作数 举例： ADD BL，15H ADD BX，SI ADC CX，BX INC DX,2减法指令 格式：SUB 目的操作数，源操作数 SBB 目的操作数，源操作数 DEC 目的操作数 NEG 目的操作数 CMP 目的操作数，源操作数,举例： SUB AX，BX SUB AH，110 SBBBX，AX DEC BX,3乘法指令 格式：MUL 源操作数 IMUL 源操作数 举例

15、： MUL DL IMUL BX,(a) (b) 图3-20乘法运算操作数及其运算结果间关系 (a)字节操作数 (b)字操作数,4除法指令 格式：DIV 源操作数 IDIV 源操作数 CBW CBD 举例： DIV DL IDIV BX MOV AL，72H CBW MOV AX，8600H CWD,AL,AH,商,余数,操作数,AX,8位,16位,AX,DX,商,余数,操作数,DX AX,16位,32位,(a) (b) 图3-21除法运算操作数及其运算结果存放关系 (a)字节操作数 (b)字操作数,5BCD码运算的调整指令 分为两类：组合式BCD码和分离式BCD码 格式： DAA AAA D

16、AS AAS AAM AAD,举例： ADC AL，SI DAA ADD AL，DI AAA SUB AL，BX DAS MUL DL AAM AAD DIV BL,3.4.3 逻辑运算和移位指令 两组处理指令：逻辑运算指令和移位指令。 1逻辑运算指令 指令格式：AND 目的操作数，源操作数 OR 目的操作数，源操作数 NOT 目的操作数 XOR 目的操作数，源操作数 TEST 目的操作数，源操作数,举例： AND BL，0FH OR CX，BX+DI XOR AX，0FF00H TEST BX，8000H NOT DH 2移位指令 分为两大类：非循环移位指令和循环移位指令。,(1）非循环移位

17、指令 指令格式：SAL 目的操作数，计数值 SHL 目的操作数，计数值 SAR 目的操作数，计数值 SHR 目的操作数，计数值 举例： SAL AX，1 SHL AX，CL SAR WORD PTR SI，1 SHR DI，1,图3-22 非循环移位指令操作示意图 (a)SHL/SAL 算术左移 (b)SHR 逻辑右移 (c) SAR算术右移,(2）循环移位指令 指令格式：ROL 目的操作数，计数值 ROR 目的操作数，计数值 RCL 目的操作数，计数值 RCR 目的操作数，计数值 举例： ROL AX，1 ROR AH，CL RCL BYTE PTR BX，1 RCR BX，1,图3.23

18、循环移位移位指令操作示意图 (a)ROL不带进位循环左移 (b)ROR不带进位循环右移 (c)RCL带进位循环左移 (d)RCR带进位循环右移,3.4.4 串操作指令 串操作指令-用一条指令实现对一串字符或数据的操作。 串操作指令的特点： 通过加重复前缀来实现串操作，规定CX寄存器存放要处理的字符串的元素个数，即：字节数或字数。 可以对字节串进行操作，也可以对字串进行操作。 串操作时，SI和DI的增减规定由方向标志DF设定，当DF=1时，SI和DI作自动减量修改，当DF=0时，SI和DI作自动增量修改，对字节串操作增减量为1，对字串操作增减量为2。 重复的字符串处理过程可以被中断。 5条串操作

19、指令：串传送指令MOVS、串比较指令CMPS、串检索指 令SCAS、LODS串装入指令和串存储指令STOS。,3条重复前缀：重复前缀REP、相等时重复REPE和不相等时重复REPNE。 1指令的重复前缀 格式：REP 串操作指令 REPE 串操作指令 或 REPZ 串操作指令 REPNE 串操作指令 或 REPNZ 串操作指令,2字符串指令 (1）字符串传送指令 指令格式：MOVSB MOVSW 举例： MOV DS，2000H MOV ES，3000H CLD MOV CX，20 MOV SI，200H MOV DI，100H REP MOVSW,（2）字符串比较指令 指令格式：CMPSB

20、CMPSW 举例： 编程比较从逻辑地址2000H：100H开始的10个字节与逻辑地址4000H：200H开始的10个字节是否对应相等，相等则转DONE。 MOV DS，2000H MOV ES，4000H MOV DI， 200H MOV SI， 100H CLD,MOV CX，10 REPZ CMPSB JZ DONE RET DONE （3）字符串检索指令 指令格式：SCASW SCASB 功能：SCASB /SCASW在字符串中查找一个与已知数值 相同或不同的元素。,举例： 从逻辑地址9000H：100H开始的10个单元中如果有一个单元的内容为2CH，则BX加1。 MOV ES，9000

21、H MOV DI，100H CLD MOV CX，10 MOV AL，2CH REPNZ SCASB JNZ AAA INC BX AAA： ,(4） 取字符串指令 指令格式：LODSB LODSW 举例：将100H：20H单元开始10个字节的内容均加5。 CLD ；方向标志清0，SI递增 MOV CX，10 ；置计数初值10 MOV DS，100H ；置DS为100H MOV SI，20H ；置SI为20，作为初始地址指针 LL1： LODSB ；取1个字节到AL中，并使SI增1 ADD AL，5 ；加5处理 MOV S I，AL ；处理结果送回 DEC CX ；计数值减1 JNZ LL1

22、；如未处理完，转LL1 HLT ；暂停,（5）存字符串指令 指令格式：STOSB STOSW 举例： 将100H：20H开始的128个单元清0。 CLD ；清除方向标志，DI递增 MOV CX，0080H ；置计数初值128 MOV ES，100H ；置ES为100H MOV DI，20H ；置DI为20H，作为初始地址指针 XOR AL，AL ；AL清0 REP STOSB ；将128个字节清0,3.4.5 控制转移类指令 5种转移指令： 无条件跳转指令 条件跳转指令 循环控制指令 子程序调用和返回指令 中断指令 1无条件跳转指令 指令格式：JMP 目标地址,举例： JMP SHORT MU

23、LTI JMP NEAR PRT MULT2 JMP CX JMP FAR PTR MULT3 JMP DWORD PTR SI 2条件跳转指令 （1）简单条件跳转指令 指令格式： JC 目标地址 JNC 目标地址 JZ 目标地址 JNZ 目标地址 JS 目标地址 JNS 目标地址,JO 目标地址 JNO 目标地址 JP 目标地址 JNP 目标地址 JCXZ 目标地址 举例：用条件跳转指令实现程序的循环 MOV SI，1000H MOV DI，2000H MOV CX，100 KKK： MOVSB DEC CX JNZ KKK ,（2）带符号数条件跳转指令 指令格式： JG/JNLE 目标地址

24、 JGE/JNL 目标地址 JL/JNGE 目标地址 JLE/JNG 目标地址 举例：设有2个互不相等的带符号字节数存放在以100H单元为首地址的数据缓冲区中，试编程把较大的数送200H单元中。,（3）无符号数条件跳转指令 指令格式： JB/JNAE 目标地址 JNB/JAE 目标地址 JA/JNBE 目标地址 JNA/JBE 目标地址,MOV SI，100H ；首址100H送SI MOV AL，SI ；取第一个数据 CMP AL，SI+1 ；与第二个数相比较 JG L1 ；如果比第二个数大，转L1 MOV AL，SI+1 ；取第二个数 L1: MOV SI，200H ；将较大的数送至200H

25、 MOV SI，AL,3循环控制指令 指令格式： LOOP 目标地址 LOOPZLOOPE 目标地址 LOOPNZLOOPNE 目标地址 举例：编程求1+2+3+4+ +100 MOV CX，100 ；置循环计数初值100 MOV AX，0 ；求和寄存器AX清0， SUM：ADD AX，CX ；把CX计数值累加入AX LOOP SUM ；CX=CX-1, 当CX0时再循环 RET ；返回,结果在AX中,4子程序调用和返回指令 指令格式： CALL 目标地址 RET RET 参数 举例： CALL 200H CALL BX CALL 500H：600H CALL DWORD PTR BX RET

26、 4,5中断指令 3.4.6 处理器控制类指令 1标志操作指令 指令格式： STC CLC CMC STD CLD STI CLI,28086CPU与外部事件同步指令 指令格式：HLT WAIT ESC 外部操作码，源操作数 LOCK 指令 3空操作指令 指令格式：NOP 3.5 80X86的寻址方式及新增的指令 3.5.1 虚地址方式下的寻址方式,1立即数寻址方式 例如： MOV EAX，12345678H 2寄存器寻址方式 例如：MOV EAX，ECX 3存储器寻址方式 偏移量可以由下列公式计算得到： EA基址十变址比例因子十位移量 基址任何通用寄存器都可作为基址寄存器，其内容即为基址。

27、位移量在指令操作码后面的32位、16位或8位的数。 变址除了ESP寄存器外，任何通用寄存器都可以作为变址寄存器，其内容即为变址值。 比例因子变址寄存器的值可以乘以一个比例因子，比例因子可以是1，2，4或8。,9种存储器寻址方式 （1）直接寻址方式 例如：INC WORD PTR 1234567H （2）寄存器间接寻址方式 例如：MOV EBX，EAX MOV AX， ECX MOV BL，CX （3）基址寻址方式 例如：MOV ECX，EAX124 MOV DX，EBP12345H 与8086CPU不同之处： 位移量可以是32位， 任何一个通用寄存器均可,（4）变址寻址方式 例如： MOV E

28、AX，CNT EBP MOV EDX，CNTEAX 与8086CPU不同之处： 位移量可以是32位， 任何一个通用寄存器均可看成基址寄存器 （5）带比例因子的变址寻址方式 EA=变址寄存器内容*比例因子+位移量 其中：比例因子可以为1、2、4或8 例如： MOV EAX，CNTESI*4 MOV EAX，VAREDI*2,（6）基址加变址寻址方式 EA=基址寄存器内容+变址寄存器内容 例如1： MOV EAX，EBX EDI MOV EAX，ESP EBP 例如2： MOV EAX，EDX EBP MOV EAX，EBPEDX （7）带比例因子的变址再加基址寻址方式 EA=变址寄存器内容*比例

29、因子+基址 例如： MOV EBX，EDX*8 EBP MOV EAX，EDXEBP*2,（8）带位移量的基址加变址寻址方式 例如： ADD EDX，EDI EBP123H EA=基址寄存器内容+变址寄存器内容+位移量 （9）带比例因子的变址加基址加位移量的寻址方式 例如： MOV EAX，ESI* 8 EBP180H EA=基址寄存器内容+（变址寄存器内容比例因子）+ 位移量 注意：在实模式下，操作数和地址的默认长度是16位。,3.5.2 80286CPU新增指令 新增指令包括两个方面，一是增加了一些新功能指令，二是对一些原有指令增强了其功能。80286CPU新增指令见表3-3.3-4。下面

30、就其中一些常用指令进行介绍 1数据传送类指令 指令格式： PUSH 源操作数 PUSHA POPA 举例： PUSH -5,2算术运算类指令 指令格式： IMUL 寄存器，立即数 IMUL 寄存器1，寄存器2或存储器，立即数 举例： IMUL BX， 50 IMUL DI， BXTABLE， 3 IMUL BX， CX， 345H,3移位和循环移位指令 指令格式：SHL 目的操作数，COUNT SAL 目的操作数，COUNT SHR 目的操作数，COUNT SAR 目的操作数，COUNT ROL 目的操作数，COUNT ROR 目的操作数，COUNT RCL 目的操作数，COUNT RCR 目

31、的操作数，COUNT 举例： SHL DX，9,4串输入输出指令 指令格式：INSB INSW OUTSB OUTSW 举例：要从端口地址为125H的外设端口中输入 200个字节，存放在以逻辑地址2000H：100H为首址的内存单元中，则可采用如下串输入指令： CLD MOV ES，2000H LEA DI，100H MOV CX，200 MOV DX，125H REP INSB,5高级语言类指令 指令格式： BOUND 寄存器，存储器地址 ENTER 立即数1，立即数2 LEAVE 3.5.3 8038680486CPU新增指令 1数据传送类指令 指令格式：MOVSX 目的操作数，源操作数

32、MOVZX 目的操作数，源操作数,举例： MOV DX， 0FB20H MOVSX EAX， DX MOV CL，0FBH MOVZX AX，CL 2算术运算类 指令格式：XADD 目的操作数，源操作数,3逻辑运算与移位指令 指令格式： SHRD 第一操作数，第二操作数，第三操作数 SHLD 第一操作数，第二操作数，第三操作数 举例： 设CX中有内容为1234H，DX中有内容为5678H，则SHLD CX，DX， 7 指令是把DX左移 7位，移入 CX中，结果（CX）=1A2BH,4位操作类指令 指令格式：BT 第一操作数，第二操作数 BTC 第一操作数，第二操作数 BTR 第一操作数，第二操作数 BTS 第一操作数，第二操作数 BSF 目的寄存器，第二操作数 BSR 目的寄存器，第二操作数 举例： MOV CX， 6 BT BYTE PTR SI， CX,5根据条件，字节置“1”指令 指令格式：SETCC 目的操作数 举例： SETZ BL SETNZ BL SETNS BYTE PTRSI7 6Cache管理类指令 指令格式：INVD WBINVD INVLPG,表3-3 80286新增加指令,表3-4 80286增强功能指令,表3-5 80386新增加指令,表3-6 80386增强功能指令,表3-7 80486新增加指令,