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1、3.1 80X86/Pentium指令格式 3.2 80X86/Pentium寻址方式 3.3 8086/8088 CPU指令系统 3.4 80X86/Pentium CPU指令系统 3.5 80X87浮点运算指令,第3章 80X86/Pentium指令系统,第3章 80X86/Pentium指令系统,指令系统：微机处理器所能执行的各种指令的集合， 它定义了计算机硬件所能完成的基本操作。,本章重点：基本指令集,对80X86/Pentium系列CPU： 8086/8088的16位指令系统是基本指令集。 80286-Pentium的指令系统对基本指令集进行了增强与扩充： 32位整数指令集 多媒体M
2、MX指令集 数据流SIMD扩展SSE指令集 保护模式编程的系统控制类指令 等,不同的微 处理器有不同的指令系统,南京航空航天大学 电子信息工程学院,3.1 80x86/Pentium指令格式,汇编语言指令的特点- 机器指令：指令的二进制代码形式。如：89D8H 汇编指令：助记符形式的指令。 如：MOV AX，BX,动作：做什么？,对象：针对什么做动作？,操作码/助记符： 与动作一一对应,目/源操作数： 可能有多种组合,操作码：由CPU设计人员定义。每一种操作唯一对应一个操作码。 例： 加法操作助记符ADD； 数据传送操作助记符MOV； 比较操作助记符CMP； 操作数：可由编程人员采用不同方式给
3、出。 指令格式：指令中对操作码、操作数的编码方式。,有效地址EA：从段的首地址到操作数所在地址的距离，用字节 数表示，是一个无符号16位整数，它指向段首地 址开始的64KB。,操作码与寻址方式字节：,规定指 令的操 作类型,指出存贮器操作数地址的位移量或立即数,两个操作数 存放地址及 EA计算方法,第二字节： reg. 编码（23=8）表示一个具体的reg.操作数， 字节或字已由W决定，目的或源由D决定。 mod 编码表示另一个操作数是在reg.中还是在存贮器中。 11编码为reg.，其他编码为存贮器。 当mod11时，r/m指出第二个reg.操作数的编码。 当mod11时，r/m指出存贮器操
4、作数存放地址的计算方法。,第一字节： 操作码(Op Code) 操作类型 W(字操作标志位) 操作数类型 = D(reg.寻址标志位) reg.操作数传送方向=,0 字节 1 字,南京航空航天大学 电子信息工程学院,说明： 若指令中两个操作数都是reg，则D=1。 当： D=1，reg.为目的操作数，由 mod r/m决定源。 D=0，reg.为源操作数，由 mod r/m决定目的。,例1： ADD CL， BH ；两个reg相加 机器语言： 000000 1 0 | 11 001 111,OP Code,D reg. 为目 的操 作数,W 字节 运算,mod reg. 寻址 方式,reg.
5、CL,r/m BH,机器码存放在内存中,南京航空航天大学 电子信息工程学院,例2： ADD DISPBXDI，DX ；reg与存储器相加 机器语言： 000000 0 1 10 010 001,OP Code,reg. 为源 操作 数,字操 作数,第二 个是 存贮 器操 作数,reg. DX,EA=BX+DI+D16,disp,说明： 汇编语言指令可手工汇编成机器码. 即使是同一种指令，不同的寻址方式，其机器指令码长度会 有所不同。编程时应选择合理算法、数据结构、寻址方式等 节省MEM。 该指令的正确形式：ADD WORD PTR DISPBXDI，-105D,例3： ADD DISPBXDI
6、，-105D,-105D 11101001 原码 10010111 补码,OP Code,南京航空航天大学 电子信息工程学院,回顾80X86/Pentium指令格式：,（1）OP Code规定指令的操作类型，同时还指出： 操作数类型 reg.操作数传送方向 reg.编码 符号扩展 （2）mod r/m和s-i-b 寻址字段：规定reg./mem操作数的寻址方式 其中，mod r/m是主寻址字节，规定： 操作数存放的位置r/m 及 存贮器操作数有效地址EA的计算方法。 s-i-b是比例-变址-基址寻址字节: 此字节可有可无，按主寻址字节编码而定。 （3）disp位移量字段：存贮器操作数有效地址E
7、A的一部分，为： 0、1、2、4个字节。 （4）data 立即数字段：指明立即数的大小, 0、1、2、4个字节。 当8位与16/32位操作数一起使用时， CPU自动将它扩展为符号相同的16/32位数.,（5）前缀字段用于修改指令操作的某些属性 段超越前缀：将前缀中指明的段reg.取代指令中默认的段reg. 重复前缀：串操作时置于指令前面，提高CPU处理串数据的速度 总线锁定前缀Lock：用于产生Lock信号，防止其他主控设备 中断CPU在总线上的传输操作。 操作数宽度前缀：改变当前操作数宽度的默认值（由汇编程序 自动设定） 地址宽度前缀：改变当前地址宽度的默认值（由汇编程序自动 设定）,所有字
8、段只有操作码字段是必需的，其他字段均可有可无。,前缀的编码为1个字节，在一条指令前可同时使用多个指令前 缀，不同前缀的前后顺序无关紧要。,南京航空航天大学 电子信息工程学院,3.2 80x86/Pentium寻址方式,3.2.1 寻址方式与有效地址EA的概念,寻址方式：操作数的存放形式与如何寻找操作数。 依据寻址方式，可方便地访问到各类操作数。,操作数存放位置： （1）操作数在指令中，与代码存放在一起，称为立即操作数 立即寻址 （2）操作数在Reg.中，指令中操作数部分是对应Reg.的编码 Reg.寻址 （3）操作数在mem中，指令中操作数部分是操作数的存储地址 存储器寻址,存储器寻址时，指令
9、中操作数部分给出的地址是段内偏移地址。 为了处理各种数据结构的需要，这个段内偏移量可以由几个基本部分组成，故称其为有效地址EA（区别于指令机器代码中计算物理地址时的位移量）。,南京航空航天大学 电子信息工程学院,在80X86/Pentium中, 任何内存单元的物理地址都由两部分组成： 段基地址和段内偏移地址 （段内偏移量）,存贮器寻址时, 指令中给出的是段内偏移地址,对实地址方式DS是段基地址的高16位，称为段地址； TABLE 为段内偏移量，16位。 物理地址PADS16TABLE,对保护方式DS中是指向段描述符的16位段选择符， 通过它可得到32位段基地址； TABLE 为32位。 线性地
10、址段基地址TABLE,如： DS:TABLE,南京航空航天大学 电子信息工程学院,有效地址EA有4个分量组成： EA（基址寄存器）（变址寄存器比例因子）位移量 4个分量的取值规定，对于16位寻址和32位寻址有所不同。,表3-1 16位和32位寻址时4种分量的使用规则,1. 立即寻址 操作数包含在指令中，紧跟着操作码并与操作码一起存放在代码 段中，与代码一起被取入CPU的指令队列，在指令执行时不需要 再访问存贮器。,例： MOV AL， 80H MOV AX， 1234H MOV EDX，12345678H, 立即操作数可以是8、16、32位。 若是16或32位，则存放时必须满 足低对低，高对高
11、的原则。 指令中的立即数只能是源操作数， 不能是目的操作数。 常用于给Reg.赋初值。,3.2.2 各种寻址方式(共11种。8086/8088/80286(16位寻址)只有8种， 80386/486/Pentium系列CPU(32位寻址)11种）,2. 寄存器寻址 操作数存放在指令规定的8、16或32位Reg中，Reg名字出现 在指令中。,例: INC CL ；CLCL+1 MOV AX，BX ；DSAX MOV ECX，EAX ；ECXEAX,指令执行后，源操作数不变，目的操作数为源的内容。, Reg是任何CPU中的通用Reg AX，BX，CXBPAH，AL等 操作数在Reg中，无需访问总线
12、， 执行速度快。 若选用AX，执行指令时间更短。,3. 存储器寻址 操作数在存贮区中，操作数的有效地址EA在指令中， 段地址在默认的或段超越前缀指定的段寄存器中。 操作数的物理地址PADS（或SS、ES）16EA,（1）直接寻址 EA指令中给出的位移量数据 有效地址EA直接在指令中给出，它存放在代码段操作码之后。操作数一般在数据段DS中（这是一种默认方式）。,例：MOV AL，2000H ；将DS段中2000H单元的内容送AL 设DS4000H，则物理地址为： 4000H16+2000H42000H, 允许段超越 例：MOV AX，ES：2000H （或 ES：MOV AX，2000H）,将E
13、S段中2000H、2001H单元内容分别送AL、AH(低对低，高对高) 不管数据在哪个段内存放，只要不是DS，一定要加段超越前缀。, 直接寻址中EA可以以变量名的形式给出。 例：VALUE DB 12H MOV AL，VALUE ；将变量VALUE所指的字节 ；单元内容12H存入AL 或 MOV AL，VALUE ；VALUE又称为符号地址,（2）Reg间接寻址 EA（Reg） 操作数的有效地址EA在指令指定的Reg中,Reg使用规定如下： 16位寻址时，EA在DI、SI、BP、BX中， 这时： 若以DI、SI、BX间接寻址，则默认操作数在数据段中。 操作数物理地址DS16BX（或SI、DI）
14、 若以BP间接寻址，则默认操作数在堆栈段内. 操作数物理地址SS16BP 若操作数不在以上默认段，则必须在指令中加上段超越前缀。,例：MOV AX，SI ；将DS段SISI1的内容送AL，AH MOV BH，BP ；将SS段BP的内容送BH MOV CX，ES:BX ；将ES段BXBX1内容送CL，CH, 32位寻址时，8个32位通用Reg均可作Reg间接寻址。 例：MOV CH，EAX MOV DX，EBX MOV CH，EBP MOV DX，ESP,除EBP、ESP默认SS为段Reg外， 其余Reg默认DS。 这些默认都允许段超越。,例：MOV AX，BX 设DS4000H， BX=010
15、0H， 寄存器间接寻址示意图如右。,南京航空航天大学 电子信息工程学院,（3）基址寻址 EA（基址Reg）位移量 操作数的有效地址EA为指令中给出的基址Reg与位移量之和； 位移量与代码一起存放在代码段中。 Reg使用规定如下： 16位寻址时，BX、BP作为基址Reg，位移量是8或16位。 BX默认数据在DS段，BP默认数据在SS段，可段超越。, 3 2位寻址时，8个32位通用Reg均可作为基址Reg。 例：MOV DX， TABLE EAX MOV ECX，50EBP,除EBP、ESP默认SS为 段Reg外，其余Reg默认DS。 这些默认都允许段超越。 位移量可以是8、32位的。,基址寻址示意图MOV AL，BX+05,南京航空航天大学 电子信息工程学院,（4）变址寻址 EA（变址Reg）位移量 书写格式、寻址过程皆同基址寻址 16位寻址时，SI和DI作为变址Reg ，默认DS作为段Reg 。 SI DI 例：MOV AX，COUNTSI,EA
