學(xué)習(xí)機(jī)簡介課件

學(xué)習(xí)機(jī)簡介微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)匯編語言程序設(shè)計指令格式尋址方式指令系統(tǒng)第１節(jié)

微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)概念：微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)是指微型計算機(jī)主要部件的特性布局及連接，是程序設(shè)計者必須了解的硬件資源及其資源部件，如地址空間、寄存器組、尋址方式、指令系統(tǒng)等。典型的微型計算機(jī)結(jié)構(gòu)包括微處理器、存儲器、輸入/輸出三個主要部分，通過系統(tǒng)總線連接。

1.Intel8086處理器的結(jié)構(gòu)

2.寄存器結(jié)構(gòu)

8086微處理器內(nèi)部共有14個16位的寄存器，所有寄存器可分為四組：數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX，指針及變址寄存器SP、BP、SI、DI，段寄存器CS、DS、SS、ES與控制寄存器IP、FLAGS。

(1)數(shù)據(jù)寄存器

數(shù)據(jù)寄存器是用來寄存運(yùn)算中的數(shù)據(jù)。它包括：

a.AX(Accumulator)是累加器，是算術(shù)運(yùn)算中主要寄存器。

b.BX(Base)，是基址寄存器，常對應(yīng)于數(shù)據(jù)段，用于間接尋址及基址變址尋址。

c.CX(Count)，是計數(shù)寄存器，在循環(huán)指令和串處理指令中用作隱含的計數(shù)器，移位指令中使用CL作為計數(shù)器。

d.DX(Data)，是數(shù)據(jù)寄存器，在雙字運(yùn)算時與AX組合，作為AX的擴(kuò)展，存放高位字，AX存放低位字。

(2)指針及變址寄存器

指針及變址寄存器SP、BP、SI、DI，除SP外，可像數(shù)據(jù)寄存器一樣，作為存放操作數(shù)的通用寄存器，更經(jīng)常、更主要的用途是存放地址，提供尋址時的偏移地址。

a.SP(StackPointer)是堆棧指針寄存器，用來指示棧頂?shù)钠频刂贰?/p>

b.BP(BasePointer)是基址指針寄存器，對應(yīng)于堆棧段。

c.SI(SourceIndex)和DI(DestinationIndex)，是源變址寄存器和目的的變址寄存器，用來形成間接地址，實(shí)現(xiàn)基址加變址尋址。

(3)段寄存器

段寄存器是用來存放當(dāng)前段的段地址。

a.CS(CodeSegment)，代碼段寄存器，用于存入代碼段的段地址。

b.DS(DataSegment)，數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放數(shù)據(jù)段的段地址。

c.SS(StackSegment)，堆棧段寄存器，用于存放堆棧段的段地址。

d.ES(ExtraSegment)，附加數(shù)據(jù)段寄存器，用于存放附加數(shù)據(jù)段的段地址。

(4)控制寄存器

控制寄存器用以存放與程序執(zhí)行有關(guān)的信息，寄存的內(nèi)容將影響或改變程序的執(zhí)行流程。

a.IP(InstructionPointer)，指令指針寄存器，又稱程序計數(shù)器，是一個專用寄存器，用于存放當(dāng)前要執(zhí)行指令的地址。

b.OF(OverflowFlag)，溢出標(biāo)志位。

c.SF(SignFlag),符號標(biāo)志位。

d.ZF(ZeroFlag)，零標(biāo)志位。

e.AF(AuxiliartyFlag)，輔助進(jìn)位標(biāo)志位。

f.PF(ParityFlag)，奇偶標(biāo)志位。

g.CF(CarryFlag)，進(jìn)位標(biāo)志位。

h.DF(DirectionFlag)，方向標(biāo)志位。

i.IF(InterruptFlag)，中斷標(biāo)志位。

j.TF(TrapFlag)，陷阱標(biāo)志位。

3.內(nèi)存組織

(1).內(nèi)存地址

內(nèi)存的基本單元為8位組成的一個字節(jié)，每個內(nèi)存單元分配了一個唯一地址，從0開始編址。1MB內(nèi)存地址從00000H到FFFFFH。

8086微機(jī)字長為16位，16位稱為1個字(Word)，字被存儲在連續(xù)2個字節(jié)中。雙字(DoubleWord)被存儲在連續(xù)4個字節(jié)中，如用寄存器存放，則需一對寄存器。如DX：AX。

(2)段式存儲管理

8086微外理器內(nèi)部的EU部件使用16位地址，只能進(jìn)行16位運(yùn)算，為解決與存儲器20位地址的矛盾，對存儲空間引入邏輯地址，分成許多邏輯段，采用段式存儲管理。

采用段式存儲管理，段地址與偏移地址都可直接放在16位寄存器中，段地址放段寄存器中，偏移地址可以放通用寄存器中，雖然指令使用16位地址，但尋址范圍達(dá)到1M字節(jié)。

(3)邏輯地址與物理地址

邏輯地址是編寫程序時使用的地址，由段地址與偏移地址構(gòu)成。

邏輯地址常用格式“段地址：偏移地址”表示。

物理地址是內(nèi)存的實(shí)際20位地址，是存儲空間的絕對地址，和存儲單元一一對應(yīng)，采用5位十六進(jìn)制數(shù)表示。

物理地址只有被轉(zhuǎn)換成物理地址才能訪問內(nèi)存。

物理地址=段地址X16+偏移地址。

也就是說，將段地址左移4位，加上偏移地址，即可得到物理地址。轉(zhuǎn)換工作由總線接口部件的地址加法器完成。

(4)I/O空間是微處理器另一塊獨(dú)立的64KB大小的物理地址空間，用地址總線的低16位作為8位I/O端口的尋址線。

4.堆棧技術(shù)

(1)堆棧描述

堆棧是內(nèi)存中一塊特定區(qū)域，是一片先進(jìn)后出、后進(jìn)先出的存儲空間，堆棧段中數(shù)據(jù)由高地址到低地址順序存放。

堆棧一端是固定的，另一端是浮動的，固定的一端稱為堆棧棧底，浮動的一端稱為堆棧棧頂，是堆棧的操作端。由堆棧段寄存器SS指示堆棧段地址，堆棧棧底及堆棧長度由椎棧指針寄存器SP的初值指出，堆棧棧頂也由堆棧指針寄存器SP的值指出。

堆棧為空時，棧頂與棧底相同。

(2)堆棧操作

堆棧操作遵循“先進(jìn)后出、后進(jìn)先出”的原則，包括壓入操作(PUSH)和彈出操作(POP)。堆棧操作過程中，SP的值不斷變化，但總是指向堆棧棧頂位置。

堆棧操作總是對字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行。

壓入操作用于數(shù)據(jù)進(jìn)棧，保存信息。

彈出操作用于數(shù)據(jù)出棧，恢復(fù)信息。

堆棧操作有專用的指令完成，也可以由子程序調(diào)用指令實(shí)現(xiàn)。

第２節(jié)

匯編語言程序設(shè)計

1.開發(fā)環(huán)境

典型的匯編語言開發(fā)環(huán)境包括編輯程序、匯編程序、連接程序及調(diào)試程序。

a.編輯程序用于建立匯編程序，可用任何字處理軟件完成。

b.匯編程序用于將匯編程序匯編成目標(biāo)代碼程序，常用的有Mricrosoft公司的MASM5.0與MASM6.0，目標(biāo)代碼程序文件擴(kuò)展名為OBJ。

c.連接程序用于將目標(biāo)代碼程序連接裝配成可執(zhí)行程序，目標(biāo)代碼程序既可以是匯編程序產(chǎn)生的，也可以是其他編譯程序產(chǎn)生的，常用的是Microsoft公司的LINK程序。執(zhí)行程序文件擴(kuò)展名為EXE。

d.調(diào)試程序用于跟蹤程序的執(zhí)行情況，查找程序中的邏輯錯誤，Microsoft公司的DEBUG、CodeView與Borland公司的TurboAssembler都是不錯的調(diào)度工具。

2.一般過程

進(jìn)行程序設(shè)計實(shí)際要做兩件事，一是對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，二是對操作進(jìn)行描述。

程序設(shè)計的過程應(yīng)嚴(yán)格遵循軟件工程的規(guī)范，匯編語言程序設(shè)計的一般過程可簡化為分析問題、設(shè)計算法、編制程序、分析結(jié)果四步，如下圖所示：

3.基本方法

程序設(shè)計的基本方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。

結(jié)構(gòu)化程序由順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)組成。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的基本思想是“自頂向下、逐步求精”。在設(shè)計階段，合理分解；在編碼階段，讀者至上。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法就是模塊化程序設(shè)計。

第３節(jié)

指令格式1.機(jī)器語言指令格式

機(jī)器語言中使用二進(jìn)制代碼指令，為了滿足不同的功能要求，減少指令長度，提高指令的使用效率，8086指令系統(tǒng)采用1～6個字節(jié)組成的變字長指令格式，由操作碼、尋址方式、操作數(shù)三部分組成，如下圖所示：

通常指令的第1字節(jié)為操作碼，規(guī)定指令的操作類型。第2字節(jié)為操作數(shù)，規(guī)定操作數(shù)的尋址方式。第3～6字節(jié)是可變字節(jié)，指出存儲器操作數(shù)地址的位移量或產(chǎn)即數(shù)。

W位，指示操作數(shù)的類型。

D位，指示操作數(shù)的傳送方向。

REG字段，指定一個寄存器操作數(shù)，見下表。它作為源操作數(shù)還是作為目的操作數(shù)同D位規(guī)定。

MOD字段，用來指定另一個操作數(shù)的尋址方式。

R/M字段，受MOD字段控制。

2.匯編語言指令格式

匯編語言以機(jī)器語言指令作為基礎(chǔ)，使用與機(jī)器語言指令基本相對應(yīng)的符號助記指令。

符號助記指令由操作助記符和若干操作數(shù)組成。

操作數(shù)分為數(shù)據(jù)操作數(shù)與轉(zhuǎn)移地址操作數(shù)兩大類。

數(shù)據(jù)操作數(shù)包括立即操作數(shù)、寄存器操作數(shù)、存儲器操作數(shù)、I/O操作數(shù)四種。數(shù)據(jù)操作數(shù)通常有兩個，一個為源操作數(shù)，一個為目的操作數(shù)。

匯編語言指令的基本格式：

a.操作助記符

b.目的操作數(shù)，源操作數(shù)

第４節(jié)

尋址方式概念：尋址方式給出操作數(shù)或操作數(shù)地址的計算方法，對轉(zhuǎn)移指令形成程序的轉(zhuǎn)移地址。根據(jù)尋址方式計算出操作數(shù)地址存取操作數(shù)的過程稱為尋址操作。

1.數(shù)據(jù)尋址方式

數(shù)據(jù)尋址包括立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對尋址、基址變址尋址、基址變址相對尋址等方式。

(1)立即尋址

立即尋址指的是操作數(shù)直接包括在指令中。

這樣的操作數(shù)稱為立即數(shù)，可以是8位的，也可以是16位的。

(2)寄存器尋址

寄存器尋址指的是操作數(shù)放在指令指定的寄存中。

(3)直接尋址

直接尋址指的是操作數(shù)的偏移地址直接出現(xiàn)在指令中，書寫時加上中括號以表示是偏移地址。默認(rèn)段寄存器DS，允許段超越。

(4)寄存器間接尋址

寄存器間接尋址指的是操作數(shù)的偏移地址在基址寄存器BX、BP，或變址寄存器SI、DI中。使用BX、SI、DI，默認(rèn)段寄存器DS；使用BP，默認(rèn)段寄存器SS。允許段超越。

(5)寄存器相對尋址

寄存器相對尋址指的是操作數(shù)的偏移地址是一個基址寄存器或變址寄存器的內(nèi)容加上指令中給出的８位或１６位位移量。

(6)基址變址尋址

基址變址尋址指的是操作數(shù)的偏移地址是一個基址寄存器內(nèi)容加上一個變址寄存器的內(nèi)容。

(7)基址變址相對尋址

基址變址相對尋址指的是操作數(shù)的偏移

第５節(jié)

指令系統(tǒng)每臺計算機(jī)都擁用自己的指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)是程序的底層支撐。不同類型計算機(jī)提供的指令數(shù)量、格式、功能不盡相同。

大多數(shù)指令必須遵守以下基本規(guī)則：

(1)目的操作數(shù)與源操作數(shù)的類型必須匹配，一般８位對８位，１６位對１６位。

(2)目的操作數(shù)不能立即操作數(shù)

(3)目的操作數(shù)與源操作數(shù)不能同時為存儲器操作數(shù)。串操作指令除外

(4)目的操作數(shù)與源操作數(shù)不能同時為段寄存器。

1.通用數(shù)據(jù)傳送指令

(1)數(shù)據(jù)傳送指令ＭＯＶ

格式：ＭＯＶＤＯＰＤ，ＳＯＰＤ

功能：將一個字節(jié)或字操作數(shù)從ＳＯＰＤ傳送至ＤＯＰＤ。

說明：

a.ＣＳ不能作為目的的操作數(shù)，立即數(shù)不能直接傳送到段寄存器中，ＳＯＰＤ、ＤＯＰＤ不能同時為存儲器操作數(shù)，不能在段寄存器之間直接傳送。

b.不影響標(biāo)志寄存器。

(2)數(shù)據(jù)交換指令ＸＣＨＧ

格式：ＸＣＨＧＤＯＰＤ，ＳＯＰＤ

功能：交換ＤＯＰＤ與ＳＯＰＤ內(nèi)容

說明：不影響標(biāo)志寄存器

(3)查表轉(zhuǎn)換指令ＸＬＡＴ

格式：XLAT[OPD]

功能：從BX作為表頭的表中找到序號為AL的字節(jié)數(shù)據(jù)送AL中，[ＢＸ＋ＡＬ]－－ＡＬ。

說明：ＸＬＡＴ指令可以很方便地將一種代碼轉(zhuǎn)換成另一種代碼。

(4)堆棧操作指令ＰＵＳＨ和ＰＯＰ

格式：PUSHSOPD

POPDOPD

功能：對字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行操作，PUSH指令將數(shù)據(jù)壓入堆棧，POP指令將數(shù)據(jù)彈出堆棧。

說明：

(1)操作數(shù)可以是立即數(shù)以外的尋址方式，POP指令不可以使用CS，不影響標(biāo)志位。

(2)壓入時SP-2-SP，彈出時SP+2--SP。

(3)PUSH指令和POP指令一般要成對使用，進(jìn)棧必須出棧，堆棧指針必須保持平衡與穩(wěn)定，這是使用堆棧的一個重要原則。

2.地址傳送指令

(1)傳送偏移地址指令LEA

格式：LEAREG16，MEM

功能：將MEM的偏移地址傳送至指定寄存器中。

說明：該指令通常用來設(shè)置偏移地址初值，以便從此地址開始存取多個數(shù)據(jù)。

(2)傳送偏移地址與數(shù)據(jù)段地址指令LDS

格式：LDSREG16，MEM32

功能：將MEM32中低字內(nèi)容送REG16，高字內(nèi)容送DS。

說明：

a.MEM32存放的雙字一般是某個程序或變量的邏輯地址。

b.該指令為訪問非當(dāng)前數(shù)據(jù)段作地址準(zhǔn)備，常指定SI寄存器。

(3)傳送偏移地址與數(shù)據(jù)段地址指令LES

格式：LESREG16，MEM32

功能：與LDS指令完全類似，只是將高字內(nèi)容送ES。

說明：該指令為訪問附加數(shù)據(jù)段作地址并準(zhǔn)備。

3.標(biāo)志傳送指令

(1)取標(biāo)志指令LAHF

格式：LAHF

功能：將FLAGS的低字節(jié)送AH，即取SF、ZF、AF、PF及CF等5個狀態(tài)位送入AH對應(yīng)位中。

(2)置標(biāo)志指令SAHF

格式：SAHF

功能：將AH內(nèi)容送FLAGS的低字節(jié)，即以AH對應(yīng)內(nèi)容修改SF、ZF、AF、PF及CF等5個狀態(tài)位。

(3)標(biāo)志壓入堆棧指令PUSHF

格式：PUSHF

功能：將FLAGS內(nèi)容壓入堆棧，該指令不影響狀態(tài)標(biāo)志位。

(4)標(biāo)志彈出堆棧指令POPF

格式：POPF

功