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1、微机原理与接口技术,李宝平 计算机学院通信工程系 ,主要内容：,指令系统的一般概念 操作数的寻址方式 六大类指令的操作原理 操作码的含义 指令对操作数的要求 指令执行的结果,3.1 概述,指令 控制计算机完成指定操作的命令 机器指令指令的二进制代码形式。例如：CD21H 汇编指令助记符形式的指令。例如：INT 21H 指令系统CPU所有指令及其使用规则的集合,8088/8086指令系统: （1）指令向后兼容（x86系列） （2）应用广泛，资料易于寻找,指令按功能分为六大类（92种）,参见 附录1 8086/8088 指令系统 P458,（1）数据传送类； （2）算术运算类； （3）逻辑运算和移
2、位； （4）串操作； （5）控制转移类； （6）处理器控制。,3.1.1 指令的基本构成,操作码,操作数，,操作数,说明要执行的是什么操作,操作对象，可以有0个、1个或2个,目的,源,标号：,指令举例：,ADD AX，SI+6,MOV AX , BX,操作码 操作数,INC BX,HLT,部分8088/8086常用指令,8088/8086的操作数分为4类,1、立即数（常数）源操作数就是参加操作的数据本身，它们可以是8位或16位。取值范围如下表：,立即数只能用作源操作数，如,MOV AX，0FA00H ;正确 MOV 8000H，DX ;错误,操作数,数据（立即数）,地址: 寄存器(名称)、存储
3、器单元（地址） I/O接口的端口（地址）,2、寄存器操作数,放在8个通用寄存器或4个段寄存器中的操作数,表示参加运算的数存放在指令给出的寄存器中，可以是16位或8位。,只能存放字操作数,段寄存器存放当前操作数的段基地址,可作为源或目的操作数(但CS不作为目的操作数), 不允许将立即数传送到段寄存器, 可通过某个通用寄存器传递改变,SI,DI,BP,SP,CS,DS,ES,SS,3、存储器操作数,存储器操作数,字节 字 双字,1 2 4,类型,存储单元个数,一般不允许两个操作数同时为存储器操作数,Flags 标志寄存器: 仅有个别指令可用它作为操作数 IP 不能用指令指针寄存器: 它作为操作数,
4、 顺序执行时它自动加1,跳转执行时自动会跳转,表示当前参加运算的数存放在存储器的某1/2/4个单元中,存储单元的物理地址 = 段基地址16 + 偏移地址,若指令中没有指明所涉及的段寄存器，CPU就采用默认的段寄存器来确定操作数所在的段。,表3.3 段寄存器使用的一些基本约定,8086规定了访问存储器段的规则： 此规则定义了段地址寄存器和偏移地址寄存器的组合方式，其默认规则如下表：,存储器操作数的偏移地址（也称有效地址EA）要用“EA”方括号括起来, 它可以通过不同的寻址方式由指令给出； 存储器操作数的段基地址（也称段头地址）一般省去，按隐含规则确定它们，也可直接给出进行段超越。 例如 若(BX
5、)=2000H, (SI)=0A00H, (DI)=2A00H， 则以下指令的结果是一样的： MOV AL, 2A00H ;隐含段头为DS，直接寻址 MOV AL, BX+0A00H ;隐含段头为DS ，寄存器相对寻址 MOV AL, BXSI ;隐含段头为DS，基址-变址寻址 MOV AL, DI ;隐含段头为DS，寄存器间接寻址 但 MOV AL, ES：2A00H ; 段超越，段头为ES，与前4条不同,存储单元的物理地址 = 段基地址16 + 偏移地址,注意：存储器数据表示形式： ,地址值或寄存器,、I/O接口操作数,I/O接口操作数,字节 字,1 2,类型,存储单元个数,一般不允许两个
6、操作数同时为I/O接口操作数,I/O接口地址为16位，一般采用DX寄存器间接寻址给出；有时I/O接口地址仅用8位，这时可采用直接寻址。,例如：IN AL，DX； 括号习惯都省去写为 IN AL，DX OUT 80H，AL；括号习惯都省去写为 OUT 80H，AL,注意：不要理解为：MOV AL， DX 和MOV 80H，AL ，它们完全不同。,表示当前参加运算的数存放在I/O接口的某1/2个端口中,一条指令的执行时间=,3.1.2 指令的执行时间,取指令 取操作数 执行指令 传送结果,单位用时钟周期数T表示,常用指令执行时间 P458 计算偏移地址EA所需时间,结论： 1）尽量使用寄存器作为操
7、作数 2）若有可能，用移位代替乘除法 3）尽量使用简单的寻址方式,执行,寻址方式寻找操作数的方法 寻找操作数的地址（一般指源操作数） 寻找要执行的下一条指令的地址 在8086指令系统中，操作数所在地址的寻址方式可分为8种： 立即寻址 寄存器相对寻址 直接寻址 基址-变址寻址 寄存器寻址 相对的基址-变址寻址 寄存器间接寻址 隐含寻址,3.2 8086的寻址方式,操作数(为一常数)直接由指令给出 (此操作数称为立即数) 立即寻址只能用于源操作数 例： MOV AX, 1C8FH MOV BYTE PTR2A00H, 8FH 错误例： MOV 2A00H, AX ; 错误！,3.1.2 立即寻址,
8、立即数,操作码,低8位,高8位,存储器,MOV操作码,02H,31H,AH,AL,代码段,代码段,立即寻址指令在存储器中的存放形式,AX,指令操作例：MOV AX，3102H ; AX 3102H 执行后，(AH) = 31H，(AL) = 02H,用途：直接给出操作数据，立即数存放在内存的代码段中,3.2.3 寄存器寻址,操作数放在某个寄存器中 源操作数与目的操作数字长要相同 寄存器寻址与段地址无关 例： MOV AX, BX MOV 3F00H, AX MOV CL, AL 错误例： MOV AX, BL ; 字长不同 MOV ES: AX, DX ; 寄存器与段无关,AX,SI,2233
9、H,2233H,指令操作例：MOV SI，AX ; SI (AX) 指令执行前：(AX)=2233H 指令执行后：(AX)=2233H，(SI)=2233H,用途：操作数存放在寄存器中，根据寄存器名称寻找寄存器里面的数据。,3.2.2 直接寻址,指令中直接给出存储器操作数的16位偏移地址 或I/O接口仅8位端口地址 存储器偏移地址也称为有效地址(EA, Effective Address) 存储器默认的段寄存器为DS， 但也可以显式地指定其他段寄存器称为段超越前缀 存储器偏移地址也可用符号地址来表示，如ADDR、VAR 例： MOV AX , 2A00H； 段头隐含为DS MOV DX , E
10、S: 2A00H；段超越 MOV SI , TABLE_PTR； 段头隐含为DS 还有： IN AL，90H；括号可以省去 OUT 85H，AL；括号可以省去,例：MOV AX，3102H ；AL (3102H) , AH (3103H),如果(DS)=2000H, (23102H) = CDH, (23103H) = ABH 则操作数的物理地址为： 20000H+3102H = 23102H 指令执行后：(AX) = ABCDH,MOV操作码,02H,31H,AH,AL,23102H,CDH,ABH,存储器,代码段,数据段,. .,23103H,用途：用于操作数存放在存储器单元中 或I/O接
11、口地址仅为8位的的端口中,3.2.4 寄存器间接寻址,操作数的偏移地址(有效地址EA)放在寄存器中 只有SI、DI、BX和BP可作间址寄存器 例： MOV AX, BX MOV CL, CS:DI IN AL， DX；括号可省去 OUT DX，AL；括号可省去 错误例 ： MOV AX, DX MOV CL, AX,EA =,(BX) (BP) (SI) (DI),指令操作例：MOV AX，SI 若 (DS)=6000H, (SI)=1200H, (61200H)=44H, (61201H)=33H 则指令执行后，(AX)=3344H。,用途：操作数存放在存储器或I/O接口地址为16位的的寻址
12、,3.2.5 寄存器相对寻址,EA=间址寄存器的内容 + 8/16位的位移量,寄存器相对寻址常用于存取表格或一维数组中的元素把表格的起始地址作为位移量，元素的下标值放在间址寄存器中（或反之）,EA =,(BX) (BP) (SI) (DI),+,8位 16位,位移量,例： MOV AX, BX+8 MOV CX, TABLESI MOV AX, BP+1000H ; 默认段寄存器为SS 指令操作例：MOV AX，DATABX 若(DS)=6000H, (BX)=1000H, DATA=2A00H, (63A00H)=66H, (63A01H)=55H 则物理地址 = 60000H + 1000
13、H + 2A00H = 63A00H 指令执行后：（AX）=5566H （见下页图示）,操作码,00 偏移量低,2A 偏移量高,DS 60000,BX 1000,+ DATA 2A00,63A00,63A00H,AH,AL,AX,代码段,数据段,. . .,. . .,. . .,66H,55H,MOV AX，DATABX,用途：操作数存放在存储器地址指定的单元中,3.2.6 基址-变址寻址,若操作数的偏移地址： 由基址寄存器(BX或BP)给出 基址寻址方式 由变址寄存器(SI或DI)给出 变址寻址方式,由一个基址寄存器的内容和一个变址寄存器的内容相加而形成操作数的偏移地址，称为基址-变址寻址
14、。,EA =,(BX) (BP),+,(SI) (DI),同一组内的寄存器不能同时出现。,基址寄存器,变址寄存器,例： MOV AX, BX SI MOV AX, BX+SI MOV AX, DS: BP DI 错误例： MOV AX, BX BP MOV AX, DI SI,用途：操作数存放在存储器地址指定的单元中,83000,操作码,DS 80000,BX 2000,+ SI 1000,83000H,AH,AL,AX,代码段,数据段,. . .,. . .,. . .,YY,XX,指令操作例：MOV AX，BXSI 假定：(DS)=8000H, (BX)=2000H, SI=1000H 则
15、物理地址 = 80000H + 2000H + 1000H = 83000H 指令执行后: (AL)=83000H (AH)=83001H,3.2.7 相对的基址-变址寻址,在基址-变址寻址的基础上再加上一个相对位移量 注意事项同基址-变址寻址,EA =,(BX) (BP),+,(SI) (DI),+,8位 16位,位移量,例：,MOV AX，BASE SI BX MOV AX，BX+BASE SI MOV AX，BX+SI+BASE MOV AX，BX BASE SI MOV AX，BX+SI BASE,基址,变址,用途：操作数存放在存储器地址指定的单元中,指令操作例：MOV AX，DATADIBX 若(DS)=8000H, (BX)=2000H, (DI)=1000H, DATA=200H 则指令执行后(AH)=83021H, (AL)
