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1、第二章 寻址方式在8086微处理器中，一条指令通常由操作码加上操作数构成。指令形式为：操作码 操作数1, 操作数2; 注释其中，操作码指明执行的动作，操作数指明操作的对象。由于寄存器数量有限，操作数不可能都放在寄存器中，实际上，操作数既可以放在寄存器中，也可以放在主存贮器中，这样就涉及到操作数的寻址问题。我们将寻址操作数存放地址的方式称为寻址方式。本章的内容包括：主存储器和物理地址的形成寻址方式常量与变量的定义2.1 主存贮器和物理地址的形成一、 主存贮器计算机存贮系统分为：主存贮器（内存）、辅助存贮器（外存）。l 主存容量小、存取速度快、价格高；l 辅存容量大、存取速度慢、价格低。主存贮器的
2、基本存贮单位是“位”（bit），每8位组合成一个“字节”；每相邻的两个字节称为“字”；相邻的四个字节称为“双字”。为了区别各个存贮单元，给每个单元编号，称为地址。地址：字节单元的编号，也称为物理地址。010FFFFFH低地址高地址从00FFFFFH，共有220个单元，20根地址线。低字节放低位，高字节放高位。例如：0004单元存放内容为1234H。012345表示：（0004）字=1234H34H12H二、 存储器物理地址的形成早期的8086微处理器，有20根地址线，寻址范围220 = 1M字节。但是，8086内部为16位结构，与地址相关的寄存器均为16位，从而导致可寻址范围为64K。因此，设
3、计成为将主存分段使用，每段最大为64K字节。用CS、DS、SS、ES保存当前可用段的段首地址。规定：段首地址只能从任一“小段”的首地址开始，也就是必须最低4位为0，如果所有的段首地址都是这样，则可以忽略最低4位，而只将高16位放到段寄存器中。因此，计算物理地址时，应将段寄存器内容左移4位，恢复段首址原值，然后再与本段中待访问单元的偏移地址相加，得到访问单元的物理地址。因此，被访问单元物理地址 PA = 段首址*16+偏移地址。具体在不同的段中，物理地址为：1 代码段：待取指令PA=（CS）左移4位+（IP）2 数据段、附加数据段：PA=（DS或ES）左移4位+（EA）如：（DS）= 8765H
4、，某变量Y的EA = 153H，则Y的物理地址：PA=（8765）左移4位 + 153H = 877A3H3 堆栈段：栈顶PA=（SS）左移4位+（SP）入栈、出栈指令SP自动变化，不需用户设置。如果需要访问堆栈段，将偏移地址放在BP中，计算堆栈单元物理地址。某堆栈单元PA=（SS）左移4位+（BP）注意：l DS、ES需要用户自行设计，CS由系统赋值l 各段可以完全重叠、部分重叠、不重叠l 各段最大为64KBl 上述物理地址的计算，皆由微处理器自动完成，编程时，着重考虑偏移地址的表示形式，也就是操作数所在位置。三、 保护模式下的内存管理1. 80x86的寻址范围l 80x86地址总线32位，
5、寻址范围4Gl 80x86通用寄存器32位，寻址范围也是4G所以80x86的一个通用寄存器能够存放一个完整的32位地址2. 虚拟内存与分页机制在支持虚拟内存的32位操作系统（WIN32，Linux等）中，目标是要为每个进程提供一个独立的4G大小的虚拟地址空间。在80x86保护模式下，逻辑地址空间（多个进程的地址空间总和）大于物理地址空间，所以用实模式的地址直接映射不能满足此要求，需要通过虚拟内存管理器，采用分页机制来实现：l 将物理地址映射到进程的逻辑地址空间上；l 只有映射了物理内存的逻辑地址空间才能访问；l 每次映射的物理内存不大，且用完后可释放，再重新映射到新的逻辑地址空间上，因此能够让
6、多个进程同时运行；l 分页由系统基于页目录和页表，自动完成进程1的逻辑地址空间进程2的逻辑地址空间物理内存3. 特权级与分段机制(1) 80x86有4个特权级：0,1,2,3（0级最高，3级最低），能够在虚拟内存的基础上实现进一步的内存保护机制如果程序有0级权限，它可以执行所有的指令，访问所有的数据。如果程序只有3级权限，则它只能执行有限的指令，访问有限的数据（它自己的数据）。(2) 80x86通过分段机制来实现特权级的访问控制。用“段选择符：EA”的形式表示逻辑地址，段选择符（16位）存放在段寄存器中，指向一个段描述符（64位）。段描述符索引 T1 特权级段选择符32位段基址 20位段界限
7、特权级段描述符153210用逻辑地址访问内存时，段选择符中的特权级需要高于段描述符中的特权级。(3) 由逻辑地址生成物理地址的过程：EA + 段基址线性地址物理地址分页32位32位32位32位EA要小于“段界限 * 4K”。一般应用程序中，段基址为0，段界限为0FFFFFH。所以对线性地址的形成不产生影响。所以32位保护模式下，在一般的应用程序中，是一个可通过EA访问的，平坦的，独立的4G内存空间。不用特别考虑分段和分页。2.2 寻址方式一、 立即寻址操作数直接存放在指令中，紧跟在操作码之后，它作为指令的一部分存放在代码段里，这种操作数称为立即数。汇编格式：n功能：指令的下一单元的内容为操作数
8、n，即：指令nn也称为立即数。例如：MOV AX，3064H目的操作数采用寄存器寻址，地址为AX。源操作数采用立即寻址。即：64HMOV30H代码段该功能主要用来给寄存器赋值。注意：l 立即数只能作源操作数，不能作目的操作数。如：MOV 100H，AX。l 立即数作为源操作数时，注意溢出。如：MOV AH, -90H；这个语句是错误的。因为：-90H=-142-128。二、 寄存器寻址在这种寻址方式中，指令所指明的寄存器就是操作数的存放地址。汇编格式：R（R为8或16位寄存器）指令操作数1.1.1.1 R功能：寄存器R的内容就是操作数。表示：指令指明操作数在R中。INC指令12H1.1.1.2
9、 AX例：INC AX; 操作数在AX中。执行前：（AX）=12H执行：（AX）+1AX。执行后：（AX）=13H例：ADD AX, BXAX为目的操作数地址，BX为源操作数地址。ADD指令1234H5620HBXAX执行前：（AX）=1234H，（BX）=5620H执行：（AX）+（BX）AX。执行后：（AX）=6854H，（BX）=5620H此例中，目的操作数、源操作数都是用寄存器寻址。注意：l 采用寄存器寻址方式，指令执行速度快。特别是加法指令，如果目的操作数为AX，指令执行快一些。l 采用寄存器寻址方式，目的、源操作数类型必须一致。如：MOV AH，BX就是错误的。三、 直接寻址直接寻
10、址方式中，操作数的偏移地址就在指令操作码后面，而操作数则存放在数据段。汇编格式：地址表达式或段寄存器：EA功能：指令下一字单元的内容是操作数的偏移地址。指令段首址操作数PA左移4位段寄存器EAEA例如：MOV AX, 2000H执行前：（DS）=3000H，（32000H）=1234H源操作数寻址过程： 指令3000H32000HDS2000AEA34H左移4位执行：（32000H） AX执行后：（AX）=1234H注意：8086汇编语言中，可以用含有变量的地址表达式代替数地址。如：MOV AX, VALUE+6其中VALUE定义在数据段：VALUEDB 12H, 13H, 14H, 15H,
11、 16H此时，操作为（VALUE+6）的内容AX，也就是将15H送到AX中。四、 寄存器间接寻址操作数的有效地址（偏移地址）在基址寄存器BX、BP或变址寄存器SI、DI中，而操作数则在存贮器中。汇编格式：R功能：R的内容为操作数的偏移地址EA，即：指令EA段首址操作数PA左移4位R段寄存器R只能是BP、BX、DI、SI之一。注意BP所指的段为堆栈段。例：MOV AX, SIAX是目的操作数地址，采用寄存器寻址方式；SI指明源操作数采用寄存器间接寻址方式。假定执行前：（AX）=5，（DS）=2000H，（SI）=1000H，（21000H）=50A0H。源操作数寻址过程：MOV指令1000H20
12、00H21000H左移4位SIDS存储器50A0H执行：（21000H） AX执行后：（AX）=50A0H，（SI）、（DS）、（21000H）不变。例：MOV AX, BP假定执行前：（AX）=0，（BP）=30H，（SS）=2000H，（20030H）=1234H。源操作数寻址过程：BPSSMOV指令30H2000H20030H左移4位存储器1234H执行：（20030H） AX执行后：（AX）=1234H，（BP）、（SS）、（20030H）不变。五、 变址寻址操作数的偏移地址EA是指令中指明的寄存器的内容与指令中给出的位移量之和。操作数在存贮器中。汇编格式：XR功能：R的内容与X相加，
13、和为操作数的偏移地址EA。也就是：指令变址值段首址操作数PA左移4位R段寄存器XEA关于段寄存器的选择同寄存器间接寻址一样，只能是BP、BX、DI、SI之一。注意BP所指的段为堆栈段。例：MOV AX, COUNTSI也可表示为：MOV AX, COUNT+SI目的操作数采用寄存器寻址方式，操作数地址为AX。源操作数采用变址寻址方式。操作数EA=SI+COUNT。假定执行前：（SI）=2000H，（DS）=3000H，COUNT=3000H，（AX）=0，（35000H）=1234H。源操作数的寻址过程如下：指令2000H3000H35000H左移4位SIDS3000H5000H1234H执行
14、：（35000H） AX执行后：（AX）=1234H，（SI）、（DS）、（35000H）内容不变。例：ADD COUNTBP, BX目的操作数采用变址寻址方式，偏移地址EA=BP+COUNT。源操作数采用寄存器寻址方式。假定执行前：（BX）=40H，（BP）=2000H，（SS）=3000H，COUNT=3000H，（35000H）=50H。目的操作数的寻址过程如下：指令2000H3000H35000H左移4位BPSS3000H5000H50H执行：（35000H）+（BX） 35000H单元执行后：（35000H）=90H，（BX）、（BP）、（SS）内容不变。注意：采用变址寻址可以方便地访问数组中的任一元素，使得编程更加方便。例如：一唯数组a，其存放如图所示。定义：DATASEGMENTCOUNTDB a
