微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

1、微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)第二章第二章 微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng) 重點(diǎn)：*1、目標(biāo)地址傳送、目標(biāo)地址傳送 *尋址方式尋址方式 2、標(biāo)志傳送、標(biāo)志傳送 3、轉(zhuǎn)移控制（轉(zhuǎn)移指令、過程調(diào)用、中斷）、轉(zhuǎn)移控制（轉(zhuǎn)移指令、過程調(diào)用、中斷） 指令指令-微機(jī)算術(shù)、邏輯和控制功能的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)微機(jī)算術(shù)、邏輯和控制功能的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)2指令指令(Instruction)指令集或指令系統(tǒng)指令集或指令系統(tǒng) （Instruction Set） 指令的表示指令的表示 指令與指令系統(tǒng)指令與指令系統(tǒng)指示指示CPU執(zhí)行某種規(guī)定操作的命令執(zhí)行某種規(guī)定操作的命令某一某一CPU所能執(zhí)行的全部指令的集合所能執(zhí)行的全部指令的集合 定義了程序

2、員能使定義了程序員能使硬件完成的基本操作硬件完成的基本操作(CPU基本性能）。基本性能）。F8H=CLC指令指令 F5H=CMC F9H=STC05H 00H 10H ADD AX,1000H B9H 25H 00H MOV CX,0025H01H C8H ADD AX, CX機(jī)器碼（指令）機(jī)器碼（指令） 匯匯編語言編語言/助記符（助記符（Mnemonic Symbol）3軟件程序與指令的關(guān)系軟件程序與指令的關(guān)系編輯器（編輯器（Editor) 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)編譯器編譯器(Compiler) 高級(jí)語言程序高級(jí)語言程序(與機(jī)器無關(guān)與機(jī)器無關(guān)) 匯編器匯編器(Assembler) 匯編語言匯編語言

3、(與機(jī)器有關(guān)與機(jī)器有關(guān)) 鏈接器（鏈接器（Linker) 待裝配的待裝配的BIN指令代碼指令代碼 可執(zhí)行可執(zhí)行BIN指令代碼指令代碼 (軟件軟件) SOFTWAREFIRMWARE(固件固件)4 指令體系與指令體系與8086指令指令 05H 00H 10H ADD AX, 1000H指令功能指令功能 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)CPU執(zhí)行的某種規(guī)定操作執(zhí)行的某種規(guī)定操作(算術(shù)算術(shù)/邏輯邏輯/控制控制)指令碼指令碼=操作碼操作碼(Opcode)+操作數(shù)操作數(shù)(Operand) (目標(biāo)目標(biāo)/源操作數(shù)源操作數(shù)) 解決：解決：1 什么操作什么操作 2 涉及的數(shù)和結(jié)果如何存放涉及的數(shù)和結(jié)果如何存放尋址尋址(Addressi

4、ng)方式方式 復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令計(jì)算機(jī) (CISCComplex Instruction Set Computer) 例例: 80X86/Pentium 變字節(jié)變字節(jié) 1-16字節(jié)字節(jié), 種種類多，代碼利用率低類多，代碼利用率低8086指令向下兼容指令向下兼容8080/8085指令，共指令，共92種基本指令種基本指令（P434） 指令指令- 指示指示CPU執(zhí)行某種規(guī)定操作的命令執(zhí)行某種規(guī)定操作的命令精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī) (RISCReduced Instruction Set Computer)APARC, PowerPC, Alpha 指令簡(jiǎn)單，復(fù)雜功能代碼存儲(chǔ)器指令簡(jiǎn)單，復(fù)雜

5、功能代碼存儲(chǔ)器利用率低利用率低58086/8088指令格式指令格式 操作碼操作碼(Opcode) +操作數(shù)操作數(shù)(Operand=OPrd1,Oprd2)Prefix14字節(jié)OP Code12字節(jié)Mode r/m 1字節(jié) s-i-b 1字節(jié) disp 0,1,2,4 data 字節(jié)字段1 字段2 字段3 字段4 字段5 字段6操作碼操作碼 指定操作類型（操作數(shù)類型、寄存器、方向）指定操作類型（操作數(shù)類型、寄存器、方向）尋址尋址(Addressing)方式方式 粗分粗分4種，細(xì)分種，細(xì)分7種種 源操作數(shù)值在何處源操作數(shù)值在何處 (Oprd1,Oprd2) 目標(biāo)操作數(shù)結(jié)果送往何處；目標(biāo)操作數(shù)結(jié)果送

6、往何處； (Oprd1) 轉(zhuǎn)移控制指令轉(zhuǎn)移控制指令JMP/CALL/INT目標(biāo)地址目標(biāo)地址 特例特例-無無/默認(rèn)操作數(shù)（默認(rèn)操作數(shù)（NOP, CLI，EI，STD，CLD）6第一節(jié)第一節(jié) 指令尋址方式指令尋址方式1、立即尋址（、立即尋址（Immediate Addressing） MOV AL,100; MOV CX,202XH； （ MOV DS,200H ）2、寄存器尋址（、寄存器尋址（Register Addressing） MOV DS,AX； MOVCX，BX；MOVSI，DX3、直接尋址（、直接尋址（Direct Addressing） MOV AX，202XH ； MOV AL，

7、BUFFER（內(nèi)存）；（內(nèi)存）；4、寄存器間、寄存器間(接尋接尋)址址 (Register Indirect Addressing）MOV AX，SI； MOV BL，DI； MOV CH，BX； MOV DX，BP問問 題題物理地址物理地址=？有效地址有效地址EA=? 默認(rèn)段寄存器默認(rèn)段寄存器=？?7 尋址：物理地址獲取尋址：物理地址獲取存儲(chǔ)器訪問：?jiǎn)卧鎯?chǔ)器訪問：?jiǎn)卧?變量物理地址變量物理地址PA邏輯地址邏輯地址: 段基地址段基地址SA+偏移地址偏移地址EA(Effective Addr)兩部分兩部分 PA=SA*16+EA 書面表示書面表示 SA:EA 1000:202XH.DS:202

8、XH有效地址有效地址EA=偏移偏移(Offset)地址地址(直接尋址直接尋址/寄存器間址表示寄存器間址表示) MOV AX，8000H ； MOV BX, 8000H; MOV AX，BX MOV CL，CS：202XH 段基地址段基地址段寄存器內(nèi)容段寄存器內(nèi)容 ； 默認(rèn)段默認(rèn)段=C/D/E/SS? 默認(rèn)段寄存器默認(rèn)段寄存器 一般數(shù)據(jù)，直接尋址、一般數(shù)據(jù)，直接尋址、BX、 DI、EI,DS 代碼代碼 始終始終CS(:IP) BP,SP SS 特殊指令特殊指令 例例（串操作）（串操作） EI ES 段超越段超越 非默認(rèn)段寄存器，需說明（指令加段超越前綴）非默認(rèn)段寄存器，需說明（指令加段超越前綴）

9、8 各種尋址方式（二）各種尋址方式（二）5、變址尋址（、變址尋址（Indexed Addressing） 索引索引-源變值源變值R：SI/目標(biāo)變址目標(biāo)變址R：DI EA=SI/DI+位移量位移量 MOV AX，SI+6；MOV DL，TABLESI 一維數(shù)組一維數(shù)組6、基址尋址（、基址尋址（Based Addressing） BX/BP MOV AL，BX+100；MOV DX，TABLEBP7、基址、基址-變址尋址（變址尋址（Based Indexed Addressing） EA=BX/BP+SI/DI+COUNT MOV AL，BXSICOUNT， MOV DX，BP+DI+COUNT

10、二維數(shù)組二維數(shù)組9存儲(chǔ)器操作數(shù)存儲(chǔ)器操作數(shù)存儲(chǔ)器尋址方式存儲(chǔ)器尋址方式 直接尋址直接尋址 寄存器間寄存器間(接尋接尋)址、變址尋址、址、變址尋址、基址尋址、基址基址尋址、基址-變址尋址變址尋址=存儲(chǔ)器操作數(shù)存儲(chǔ)器操作數(shù) 存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)方式 高位結(jié)束（高位結(jié)束（Big-Endian ） 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 1/2/4字節(jié)字節(jié) （ 8/10） （BYTE/WORD/DOUBLE WORD） 指針指針 NEAR/FAR/SHORT訪問速度訪問速度 ：直接尋址：直接尋址 SPSP= SP-1OPRDL SP2PUSH SRC； （SP）（SP）-2；（；（SP）+1：（：（SP）（SRC） POP DST

11、； （DST）（SP）+1：（：（SP）；（）；（SP）（SP）+2； SRC/DST R/M/SR （但（但DST不可為不可為CS?。。㏒P偶數(shù)偶數(shù)!POP(SP) OPRDLSP=SP+1(SP) OPRDHSP=SP+114通通用傳送指令用傳送指令-堆棧堆棧 (STACK)用途用途 臨時(shí)保存數(shù)據(jù)（臨時(shí)保存數(shù)據(jù)（INT斷點(diǎn)斷點(diǎn)/CALL返回地址返回地址/數(shù)據(jù)）傳遞信息數(shù)據(jù)）傳遞信息（函數(shù)（函數(shù)/子程序）子程序）特點(diǎn)與規(guī)則特點(diǎn)與規(guī)則操作操作 按字（按字（2字節(jié)）進(jìn)行字節(jié)）進(jìn)行 P65PUSH指令指令 從高地址從高地址低地址增長(zhǎng)低地址增長(zhǎng),POP相反相反操作規(guī)則操作規(guī)則 FILO （Firs

12、t-In-Last-Out)棧底棧底 0FFFFH（堆棧的最大地址）（堆棧的最大地址）SP 為當(dāng)前棧頂指針（為當(dāng)前棧頂指針（EA）（末指針）（末指針）堆棧：內(nèi)存特殊區(qū)域堆棧：內(nèi)存特殊區(qū)域15通通用傳送指令用傳送指令-堆棧傳遞數(shù)據(jù)堆棧傳遞數(shù)據(jù)（PUSH AX之前）之前）16通用傳送指令通用傳送指令-堆棧傳遞數(shù)據(jù)堆棧傳遞數(shù)據(jù)（PUSH AX之前）之前）17通用傳送指令通用傳送指令-堆棧傳遞數(shù)據(jù)堆棧傳遞數(shù)據(jù)（PUSH AX之后）之后）18執(zhí)行執(zhí)行PUSH AX前前(a)后后(b) 堆棧及指針變化堆棧及指針變化19執(zhí)行執(zhí)行POP BX前前(a) 后后(b)堆棧及指針變化堆棧及指針變化20通通用傳送指令

13、用傳送指令-堆棧應(yīng)用（一）堆棧應(yīng)用（一）使用過程使用過程/關(guān)鍵關(guān)鍵堆棧平衡堆棧平衡 防止溢出防止溢出PUSH/POP配對(duì)使用配對(duì)使用/CALL-RET/INT-IRET） 8086：堆棧段：堆棧段SS：SP用途：保護(hù)用途：保護(hù)/傳遞數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù) 例：例：CALL （嵌套）（嵌套）-INT（嵌套）（嵌套） 函數(shù)調(diào)用；函數(shù)調(diào)用；MOV BP，SP； PUSH AX；PUSH BXPUSH CX；.MOVAX，BP-2；訪問堆棧內(nèi)容訪問堆棧內(nèi)容MOV BX，BP-4；MOV CX，BP-6；恢復(fù)恢復(fù)AX，BX，CX；.ADD SP,6 ;代替代替POP平衡堆棧平衡堆棧21數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送-通通用傳送

14、指令（二）用傳送指令（二）3XCHG dest,src ;(dest) (src) RR/M;禁止禁止MM 例例 XCHG AL,AH; XCHG X1SI，AX4XLAT src_table；（AL）（BX）+（AL）查表轉(zhuǎn)換；）查表轉(zhuǎn)換；可段超越可段超越 例例 ES:XLAT運(yùn)行前運(yùn)行前BX須賦值，例須賦值，例 LEA BX，src_table; MOV AX,SEG src_table; MOV DS,AX; MOV 22數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送-I/OI/O端口（端口（Port)Port)傳送指令傳送指令I(lǐng)N AL/AX, portNo； 8位立即數(shù)位立即數(shù)portNo:0255OUT por

15、tNo,AL/AX；INAL/AX，DX； DX：064K（0FFFFH）OUT DX，AL/AX； 字字IN/OUT L，H例例 IN AL, 40H OUT 40H,AL MOV DX,3F8H IN AL, DX ;PC讀讀COM1 接收接收 OUT DX, AL ; 發(fā)送發(fā)送23 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送-地址對(duì)象傳送指令地址對(duì)象傳送指令LEA reg16, mem16 ;取有效地址，近地址指針取有效地址，近地址指針(段內(nèi)段內(nèi))reg16 比較比較MOV/ LEA AX，BUFFER，直接，直接-mem=offset xxxx 例例 LEA AX,V1BXSI 當(dāng)當(dāng)BX=202XH, LEA SI,BX300HSi=2300HFAR Pointer 16位段址：位段址：16位偏址位偏址 存放格式：存放格式：（例）（例）LDS SI，BX/LES DI，BX(Address-object Transfer)LDS reg16,mem32; mem32存放存放FAR P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(4bytes)DS:reg16 (IP:CSL-H存放存放) LES reg16,mem32 ; mem32存放存放FAR P數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(4bytes)ES: