微机原理与接口技术(第二版) 教学课件 ppt 作者 马维华 主编1,3,4,5,8,9,10,11章 十一五教材讲稿第3章指令系统

1、1,第3章 IA-32及Intel64指令系统,【本章提要】 本章讲述Intel系列微处理器的指令系统。8086/8088CPU的指令系统是基本指令集。本章重点讲述IA-32系列CPU的常用指令，和支持EM64T技术的高级Pentium4及Core系列CPU的Intel64指令系统。 【学习目标】 熟练掌握汇编语言指令和机器指令的基本格式，明确操作数的各种寻址方式和物理地址的计算，掌握指令和操作数在内存的存放规律。 掌握各种常用指令的功能，以及对操作数和寻址方式的特殊要求，明确不同指令对标志寄存器的具体影响等方面。 熟悉CPU内部各寄存器的使用规则及其在指令执行过程中的隐含约定。,2,第3章 指令系统主要内容,3.1 指令格式,3.2 寻址方式,3.3 指令系统,指令系统,2009年6月2日星期二,3,指令系统是CPU所能执行的各种指令的集合，定义了计算机硬件所能完成的基本操作,不同的CPU有不同的指令系统。 8086/8088CPU的指令系统是基本指令集，80X86、PentiumX以及Core2系列的指令系统保留了基本指令集，又进行了扩充。,指令系统概述,2009年6月2日星期二,

2、4,3.1 指令格式,机器指令格式： 汇编指令格式： 指令助记符表示指令的名称，它是指令功能的英文缩写，对应的是机器指令中的操作码部分； 操作数即被处理的对象，若指令中包含多个操作数，则操作数之间以逗号分隔； 注释以分号开始，用来说明程序功能，不影响指令的执行。 最常用的数据传送指令MOV的格式为： MOV DEST，SRC ；将源操作数SRC的值传送至目的操作数DEST 【例】 MOV EAX，EBX ；将EBX的值送给EAX,2009年6月2日星期二,5,3.2 寻址方式,所谓寻址方式，就是寻找指令中操作数的方式。 1）操作数包含在指令中，即指令的操作数部分就是操作数本身（立即数），这种指令寻址方式称为立即寻址。 2）操作数包含在CPU的某个内部寄存器中。这时指令的操作数部分是CPU内部寄存器的一个编码，这种指令寻址方式称为寄存器寻址。 3）操作数在内存的数据区中。这时指令的操作数部分包含着此操作数所在的内存地址，这种指令寻址方式称为存储器寻址。 此时的关键问题是如何正确计算出操作数的有效地址 4）操作数在外部设备端口中。这种情况只适用于输入输出指令，根据外部设备的端口号完成数据的

3、输入或输出，称为端口寻址。,2009年6月2日星期二,6,指令的3种操作数,(1)立即数 操作数以常量的形式出现在指令中，称为立即数。 如：20、3AH、1234Q、1011B 立即数只能作为指令的源操作数。 (2)寄存器操作数 指令要使用的数据存放在CPU内部寄存器中，在指令中给出寄存器名。如：AL、BX、ECX (3)内存操作数 指令要用的数据存放在内存单元中，在指令中给出内存地址或访问存储器的方法。如：2000、BX 注意：指令中的某个操作数可能是上述3种中的任意一种形式，为了 明确具体操作数的存在位置，必须首先要明确操作数的寻址方式。,2009年6月2日星期二,7,立即数（常数）,立即数只能作为源操作数，如 MOV AX，0FA00H；正确 不能作为目的操作数，如 MOV 8000H，AX ；错误,2009年6月2日星期二,8,3.2.1 有效地址的概念,在80X86系列CPU中，内存单元的地址由两部分组成： 段基地址和段内偏移地址（也称段内偏移量） 1）段基地址一般可由段寄存器直接给出，如CS、DS、SS、 ES等，也可以通过段寄存器的内容进行计算得出。 2）段内偏移量最多可

4、以由四个基本部分，按照一定的规则计 算组合而成，所以也称为有效地址EA。 有效地址四分量包括： 基址寄存器内容： 变址寄存器内容： 比例因子： 在32/64位寻址方式中使用 位移量： 一般是一个具体数值,基址、变址寄存器的值通常为某局部存储区的首地址(比如数组),2009年6月2日星期二,9,有效地址EA计算方法：,EA基址寄存器（变址寄存器比例因子）位移量 有效地址四分量的使用规则：,如：ADD AX，20BXSI ；EA=（BX）+（SI）+20 MOV EBX，EAX4*EDX+2AH ；EA=(EAX)+(EDX)4+2AH,2009年6月2日星期二,10,16位寻址方式主要是针对于实地址存储模式的应用，兼容了Intel 8086的工作模式。存储器的最大分段不超过64KB，最大线性地址空间是1MB。 32位寻址方式主要是用于保护模式下，程序只能存取最低4GB地址空间，使用16位或32位地址。使用16位的分段选择子以及32位的段内偏移地址，每个段最大可达4GB。 64位寻址方式采用64位线性地址空间，支持40位物理地址空间。通常不采用分段方式，而是将CS，DS，ES和SS的段基址

5、看成0，这样线性地址等于有效地址，是一种平展存储管理模式。,不同方式下的寻址空间,2009年6月2日星期二,11,3.2.2 各种寻址方式,一、立即寻址 操作数作为立即数直接包含在指令中,在指令执行时不需再访问存储器。立即数可以是8、16 、32 、64位。 MOV BL，12H ；字节传送 MOV AX，1020H ；字传送 MOV EDX，12345678H ；32位传送 MOV RAX，1122334455667788H ；64位传送(四字),2009年6月2日星期二,12,二、寄存器寻址方式,寄存器寻址方式下，被访问的操作数存放在指令规定的寄存器中。 INC CL ；8位寄存器加1 MOV DS，AX ；16位寄存器传送 MOV ECX，EAX ；32位寄存器传送 MOV RBX，RAX ；64位寄存器传送 CPU执行指令时，不需要使用访问总线，所以指令的执行速度快。,2009年6月2日星期二,13,三存储器寻址方式,含义：操作数在存储区中，指令的操作数部分指出此操作数的有效地址EA。根据EA的生成方式的不同，可分为以下几种寻址分式: （1）直接寻址:是存储器直接寻址的简称，指

6、令中的操作数部分直接给出操作数的有效地址EA，是16位或32位的位移量数据，它放在代码段中，操作数一般在数据段中，也可以进行段超越 。 MOV AX，2000H ；将DS段中2000H和2001H单元内容 ； 分别送AL和AH MOV AX，ES：2000H ；将ES段中2000H和2001H单 ；元内容分别送AL和AH,2009年6月2日星期二,14,（2）寄存器间接寻址,操作数在存储器中，而操作数的有效地址EA却在指定的寄存器中， 即 EA寄存器 1）16位寻址时，EA放在SI、DI、BP或BX中。 若以SI、DI、BX间接寻址，则默认操作数在DS段中。 MOV AX，SI ；默认DS为段基址 若以寄存器BP间接寻址，则默认操作数在堆栈段中。 MOV AX，BP ；默认SS为段基址 如果操作数不在上述规定的默认段，则必须在指令中相应的操作数前加上段超越前缀。 MOV CX，DS：BP ；DS：是段超越前缀， 表示访问 数据段，而非堆栈段 2）32位寻址时，8个32位通用寄存器均可作寄存器间接寻址。 MOV CH，EAX MOV DX，EBX 除EBP、ESP默认段寄存器为SS外，其

7、余6个寄存器均默认段寄存器DS，可以采用段超越前缀对其它段进行寻址。 CS和ES不能被超越，在堆栈操作时，SS也不能被超越。,2009年6月2日星期二,15,3）64位寻址时，16个32位/64位通用寄存器均可作寄存器间接寻址使用。 MOV CL，R10 ；操作数是8位的，操作数地址由64位寄存器R10指出 MOV RDX，EBX ；操作数是64位的，操作数地址由32位寄存器EBX，指 出经零扩展后形成64位有效地址 MOV AX,BX 的执行过程：假设BX寄存器的内容为1000H,则把DS段中的1000H号单元的16位数据传送给AX寄存器，该指令的机器码为8B07H。,注意：直接寻址中有效地址EA来自指令自身，相当于一个常量； 而寄存器间接寻址中有效地址EA来自寄存器，该内容由前面的指 令确定，相当于一个变量。,2009年6月2日星期二,16,（3）寄存器相对寻址,EA基址/变址寄存器位移量 其中位移量由指令直接给出，是指令的一部分。 基址寄存器的使用规则： 1）16位寻址时，BP和BX作为基址寄存器，默认情况下，BX以DS作为段寄存器，BP以SS作为段寄存器；SI（源变址）和DI（

8、目的变址）作为变址寄存器，默认DS作为段基址寄存器。位移量是8位或16位。 2）32位寻址时，8个32位通用寄存器都能作为基址或变址寄存器。其中ESP、EBP默认段寄存器为SS，其余6个寄存器均默认段寄存器为DS，段可以超越；除ESP外的任何32位通用寄存器均可作变址寄存器。且EBP以SS为默认段寄存器，其余以DS为默认段寄存器。位移量是8位或32位，当位移量超过8位则按照32位处理。,2009年6月2日星期二,17,3）64位寻址时，16个32位/64位通用寄存器都能作为基址寄存器。当使用32位通用寄存器时，先将32位通用寄存器内容零扩展为64位，再与经过符号扩展为64位的位移量相加形成64位有效地址。只有MOV指令允许使用64位的位移量，而其他指令只能使用不超过32位的位移量。 MOV RAX，R155；有效地址为R15寄存器内容加5 的和 MOV RCX，EDX0F0H ；有效地址为EDX寄存器内容零扩展为64位后，再与位移量0F0H符号扩展成64位（0FFFFFFFFFFFFFFF0H）相加的和,2009年6月2日星期二,18,MOV AX，BX24 ；也可写成 MOV AX，

9、24BX MOV ECX，EBP50 ；也可写成 MOV ECX，50EBP MOV DX，EAXBASE ；也可写成 MOV DX,BASEEAX BASE是符号常量或变量 MOV ECX,EBP+50指令执行时,EBP寄存器内容为3000H,再加上位移量50H之和为3050H,然后把由SS寄存器寻址的段中的3050H单元的32位数据传送给ECX。,2009年6月2日星期二,19,（4）基址加变址寻址,EA 基址寄存器+变址寄存器 MOV AX，BX+SI ；或写成MOV AX，BXSI，BX决定默认段基址由DS指出 MOV EAX，EDXEBP ；由EBP决定默认SS为段基址寄存器 MOV R12，EAX+EDX ；用于64位方式，有效地址为EAX+EDX的和再扩展为64位 MOV RBX，R10+RBP ；有效地址为R10+RBP的64位和。,2009年6月2日星期二,20,（5）带位移的基址加变址寻址,EA基址寄存器变址寄存器位移量 MOV AX，BX+SI+SOME ；16位寻址 MOV EAX，EBX+EBP+2 ；32位寻址 MOV R8，R9+R10+4 ；64位寻址,（6）比例变址寻址 EA变址寄存器比例因子位移量 乘比例因子的操作是在CPU内部靠硬件完成的。 MOV EAX，ARRAYESI4 ；32位寻址 MOV RAX，RBX8+10H ；64位寻址,2009年6月2日星期二,21,（7）基址加比例变址寻址,EA基址寄存器变址寄存器比例因子 只适于32/64位寻址的情况 【例】 MOV EDX，EAX8EBX 或MOV EDX，EAX4EBX MOV EAX，EBX4ESI

《微机原理与接口技术(第二版) 教学课件 ppt 作者 马维华 主编1,3,4,5,8,9,10,11章 十一五教材讲稿第3章指令系统》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术(第二版) 教学课件 ppt 作者 马维华 主编1,3,4,5,8,9,10,11章 十一五教材讲稿第3章指令系统》请在金锄头文库上搜索。