微型计算机原理与接口技术 第2版 教学课件 ppt 作者 张荣标 第三章
第三章 寻址方式与指令系统 3.1 数据类型及其存储规则 3.1.1基本数据类型及存储 一个存储单元一个字节占用内存的一个地址。 基本数据类型：字、双字、四字、双四字 字两个相邻字节组成的16位二进制； 双字4个相邻字节组成的32位二进制数； 四字8个相邻字节组成的64位二进制数； 双四字16个相邻字节组成的128位二进制数。,图3.2 基本数据类型存储规律,3.1.2 数字数据类型 数据类型包含：无符号整数、带符号整数和浮点数。 1无符号整数（范围：02n-1） 2带符号整数（范围：2n-1 +2n-1-1） 带符号整数是用2的补码表示的二进制值。规定操作数的最高位为符号位。 3浮点数 浮点数据类型可分为三种：单精度浮点、双精度浮点和双 扩展的精度浮点。,3.1.3 指针数据类型 在实方式下有两种类型的指针：近指针（16位）和远指针（32 位）,3.1.4 字符串、位及位串数据类型 字符串包括字节串、字串和双字串。 它们分别是字节、字和双字的相邻序列。,图3.4 字节、字、双字字符串数据类型,3.2 计算机指令格式,指令包括两部分：指令操作码部分和地址码部分。 指令操作码部分是给出该指令应完成何种操作。 地址码部分是用来描述该指令的操作对象。 指令格式可分为：零地址指令、一地址指令、二地址指令和三地址指令。 零地址指令：只有操作码部分，而没有操作数的指令； 一地址指令：只有目的操作数的单操作数指令； 二地址指令：有两个地址指出两个操作数的地址； 三地址指令优点：操作结束后，原两个操作数的内容均未被破坏； 缺点：增加一个地址后，使得指令码加长，增加了存储空间，取指时间变长。,3.2.1 指令的助记符格式 助记符格式可用以下通式表示： L： op D1, D2, D3 其中：L是标号，在标识符后面跟有冒号（：） op是助记符，具有相同功能的指令操作码的保留名 例如：,3.2.2 80x86指令编码格式 指令编码格式包含操作码和操作数两部分。 操作码表示计算机执行什么操作。 操作数指明参与操作的数的本身，或规定了操作数的地址。 图 3.5 8086 CPU指令编码的一般形式 1)操作码字节 它是指令的第一字节，规定指令的操作类型，是指令的必选字节，字节内容如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,OP：表示指令操作码， D：表示指令中数据传送的方向。 W：表示操作数类型。 2)寻址方式字节。它是指令的第二字节，规定操作数的寻址方式。是指令的可选字节，字节内容如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MOD：表示方式域，D7、D6位能表示4种不同的方式。 REG：表示寄存器域，D5、D4、D3位能表示8种不同的寄存器。 R/M：表示寄存器存储器域，D2、D1、D0位能表示8种不同的寄存器存储器。,表3-1 mod与rm域所组合的寻址方式,3） 偏移量字节 是指令的第三、四字节，是指令的可选字节， 给出了存储器操作数的偏移量。 4） 立即数字节 是指令的可选字节，给出了指令的立即数。 3.3 8086CPU的寻址方式 寻址方式寻找指令或操作数存放地址的方法。 两种寻址方式：一种是用来对操作数进行寻址；另一种是 用来对转移地址或调用地址进行寻址，即 对指令地址进行寻址。,3.3.1 操作数的寻址方式 1、 立即寻址 立即数寻址特点：指令执行速度快。 立即数只能是整数，且只能作为源操作数。,图3-6 立即数寻址过程,2、 寄存器寻址方式 寄存器寻址方式的优点：不但可以减少指令码的长度，而且由 于操作数已存于寄存器中，执行速度 较快。 寄存器既能作为源操作数，又能作为目的操作数。 例如： MOV AX，CX 该指令将CX（源操作数）的内容传送到AX寄存器（目的操作数）中，其中源操作数CX，目的操作数AX都是寄存器寻址方式。 3、 存储器寻址 指令给出了操作数在数据区中的地址信息。 五种不同的存储器寻址方式：,（1）直接寻址方式 例如： MOV AX，7834H 该指令将有效地址EA=8064H单元中的内容传送到AX寄存器中。若（DS）=2000H，则该指令源操作数的存储单元的物理地址为20000H7834H=27834H。,（2）寄存器间接寻址 操作数存放在存储单元中。 注意两点：一是寄存器中的内容是操作数的有效地址，而不是 操作数本身； 二是只能用CPU中的基址寄存器BX、BP或变址寄存器 DI、SI来间接寻址。 如果指令前面没有用前缀指令指明操作数在哪一段，则通常默认段寄存器为DS。即： 物理地址=DS×10H+EA=DS×10H+ 或 物理地址=SS×10H+BP,例如： MOV AX，DI,(3）寄存器相对寻址 操作数存放在存储单元中 物理地址=DS×10H+EA= DS×10H+ 或 物理地址=SS×10H+BP 例如： MOV BX，DI+10H,基址寻址用BX、BP为基址寄存器进行寻址 变址寻址用SI、DI为变址寄存器进行寻址,(4）基址加变址寻址方式 操作数存放在存储单元中 物理地址= DS×10H+EA=DS×10H+ 或 物理地址= SS×10H+ 例如： ADD AX，BX+SI,(5）相对的基址和变址寻址方式 操作数存放在存储单元中 物理地址=DS×10H+EA=DS×10H+ 或 物理地址=SS×10H +,例如：MOV AH，BXSI2468H,4、 IO端口寻址 操作数在IO端口中。 两种编址方式：与存储器统一编址方式 独立的IO空间编址方式 与存储器统一编址方式，上述五种存储器寻址方式均可采用。 独立的IO空间编址方式则对IO端口有两种寻址方式： (l）直接端口寻址方式 端口地址的寻址范围是 0 0FFH，端口地址直接由指令给出。 (2） 间接端口寻址方式 端口地址的寻址范围是 0 0FFFFH，端口地址由DX寄存器给出。,3.3.2 指令地址的寻址方式 指令地址的寻址方式以下4种： (1) 段内直接寻址方式 转移的指令地址是由当前的IP内容和指令中规定的8位或16位偏移量之和给出。,(2) 段内间接寻址方式 转移的指令地址是由用寄存器或一个字存储单元的内容给出。,图3-13 段内间接寻址方式过程,(3) 段间直接寻址方式 转移的指令地址是由指令码字节直接给出。,(4) 段间间接寻址方式 转移的指令地址由一个双字存储单元的内容给出。,图3-15 段间间接寻址方式过程,3.4 8086指令系统 指令系统按功能可分为6类： 数据传送类指令； 算术运算类指令； 逻辑运算与移位类指令； 字符串指令； 控制转移类指令； 处理器控制类指令。,3.4.1 数据传送类指令 分为4种： 通用数据传送指令 累加器专用传送指令 地址传送指令 标志传送指令。 1通用数据传送指令 (1）最基本的传送指令 格式： MOV 目的操作数，源操作数,举例： MOV BL，AL MOV DS，AX MOV DL，DI MOV BX，AX MOV DX，1000 MOV BH，120 MOV DX，1234H,(2）堆栈操作指令 堆栈是一种数据结构，是在内存中开辟了一个比较特殊的存储区，这个区域中数据的存取采用“后进先出”的原则。,1000,SS,0018,SP,60,50,40,30,20,10,10018,1001A,栈顶,栈底,1000,SS,0016,SP,60,50,40,30,20,10,AB,CD,10018,1001A,栈顶,栈底,1000,SS,001A,SP,40,30,20,10,1001A,栈顶,栈底,10016,图3.16 8086系统椎栈及其操作 (a)堆栈原始状态 (b)执行push AX (c)执行 POP AX (AX)=CDABH POP BX 后的状态,(a) (b) (c),堆栈段8086CPU在存储器分段管理时，划分了一个专门的 堆栈区。 格式： PUSH 源操作数 POP 目的操作数 举例： PUSH BX PUSH ES PUSH DS PUSH SI POP AX POP BX POSH DI,(3）交换指令 实现两个操作数之间进行直接交换，方便程序的编写。 格式： XCHG 目的操作数，源操作数 举例： XCHG AH，BL XCHG DX，BX XCHG 505H，AX,2累加器专用传送指令 累加器是8086CPU进行数据传输的核心。 有两类指令： 输入输出指令 换码指令 (1）输入输出指令工业控制中常用的指令 格式： IN AC，源操作数 OUT 目的操作数，AC 举例： IN AL，20H OUT DX，AX,(2）换码指令 该指令用来将一个代码值转换成相应的另一种代码值， 格式： XLAT,举例： 若要将十进制数09转换成共阳极LED显示的字形代码，则列表如表3-2所示。,表3-2 十进制数09转换成LED显示的字形代码,3地址传送指令 它包括3条指令： 取有效地址指令 LEA； 将地址指针装入DS指令 LDS； 将地址指针装入ES指令 LES。 格式： LEA 寄存器，源操作数 LDS 寄存器，源操作数 LES 寄存器，源操作数 举例： LEA AX， DI+1000 LEA AX，3721H LDS SI，2130H LES DI，SI,4标志传送指令 标志传送指令包括4条指令： 标志读取指令 LAHF 标志设置指令 SAHF 标志寄存器压入堆栈指令 PUSHF 标志寄存器从堆栈弹出指令 POPF 格式：LAHF SAHF PUSHF POPF,举例： PUSHF POP BX PUSH CX POPF,图3-19 LAHF和SAHF指令传送操作,3.4.2 算术运算类指令 1加法指令 格式：ADD 目的操作数，源操作数 ADC 目的操作数，源操作数 INC 目的操作数 举例： ADD BL，15H ADD BX，SI ADC CX，BX INC DX,2减法指令 格式：SUB 目的操作数，源操作数 SBB 目的操作数，源操作数 DEC 目的操作数 NEG 目的操作数 CMP 目的操作数，源操作数,举例： SUB AX，BX SUB AH，110 SBB BX，AX DEC BX,3乘法指令 格式：MUL 源操作数 IMUL 源操作数 举例： MUL DL IMUL BX,(a) (b) 图3-20 乘法运算操作数及其运算结果间关系 (a)字节操作数 (b)字操作数,4除法指令 格式：DIV 源操作数 IDIV 源操作数 CBW CBD 举例： DIV DL IDIV BX MOV AL，72H CBW MOV AX，8600H CWD,AL,AH,商,余数,操作数,AX,8位,16位,AX,DX,商,余数,操作数,DX AX,16位,32位,(a) (b) 图3-21 除法运算操作数及其运算结果存放关系 (a)字节操作数 (b)字操作数,5BCD码运算的调整指令 分为两类：组合式BCD码和分离式B
