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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

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    • 1、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

      2、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:

      3、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

      4、。 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=DS10H+EA=DS10H+ 或 物理地址=SS10H+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=DS10H+EA= DS10H+ 或 物理地址=SS10H+BP

      5、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= DS10H+EA=DS10H+ 或 物理地址= SS10H+ 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=DS10H+EA=DS10H+ 或 物理地址=SS10H +,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。,

      6、(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,60,50,40,30,20,10,10

      7、018,1001A,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,

      8、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

      9、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

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