指令系统0000.ppt
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1、第 2 章 8086指令系统,2.1 8086的寄存器组 2.2 8086的寻址方式 2.3 数据传送类指令 2.4 算术运算类指令 2.5 位操作类指令 2.6 串操作类指令 2.7 控制转移类指令 2.8 处理机控制类指令,什么是指令系统,计算机的指令系统就是指该计算机能够执行的全部指令的集合。 每种计算机都有它支持的指令集合。 16位8086指令系统是整个Intel 80x86 系列微处理器指令系统的基础。 本章内容是本课程的一个关键内容。,第2章的重点,本章的重点是理解8086常用指令的功能 本章的关键是熟悉8086的寄存器组 本章的难点是8086的各种寻址方式 同学们一定要采用调试程
2、序DEBUG进行实践,感性认识因深刻而显重要,调试程序DEBUG,DEBUG是常用的汇编语言级调试工具,为汇编语言程序员提供了分析指令、跟踪程序的有效手段。 常用命令: A汇编 U反汇编 T单步执行 G断点执行 D数据显示 R寄存器 详见本书附录1,2.1 8086的寄存器组,8086的寄存器(如图2.1)都为16位,分为: 8个通用寄存器 1个指令指针寄存器 1个标志寄存器 4个段寄存器 掌握通用寄存器的作用 熟悉各个标志的含义 切实理解存储器组织和存储空间分段的概念,图2.1 8086的寄存器组,通用寄存器,8086的16位通用寄存器是: AX BX CX DX SI DI BP SP 其
3、中前4个数据寄存器都还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器。对其中某8位的操作,并不影响另外对应8位的数据。 8086的8位通用寄存器是: AH BH CH DH AL BL CL DL,数据寄存器,数据寄存器用来存放计算的结果和操作数 每个寄存器又有它们各自的专用目的: AX累加器,使用频度最高,用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等; BX基址寄存器,常用做存放存储器地址; CX计数器,作为循环和串操作等指令中的隐含计数器; DX数据寄存器,常用来存放双字长数据的高16位,或存放外设端口地址。,变址寄存器,变址寄存器常用于 存储器寻址时提供地址 SI是源变址寄存器 DI是目的变址寄存器
4、串操作类指令中, SI和DI具有特别的功能,指针寄存器,指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据 SP为堆栈指针寄存器,指示栈顶的偏移地址 SP不能再用于其他目的,具有专用目的 BP为基址指针寄存器,表示数据在堆栈段中的基地址 SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址 详见堆栈操作指令,堆栈的概念,堆栈(Stack)是主存中一个特殊的区域 它采用先进后出FILO(First In Last Out)或后进先出LIFO(Last In First Out)的原则进行存取操作,而不是随机存取操作方式。 堆栈通常由处理器自动维持 在8086中,由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器S
5、P共同指示。 详见堆栈操作指令,指令指针寄存器IP,指令指针寄存器IP,指示代码段中指令的偏移地址 它与代码段寄存器CS联用,确定下一条指令的物理地址 计算机通过CS : IP寄存器来控制指令序列的执行流程 IP寄存器是一个专用寄存器,标志寄存器,标志(Flag)用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。 8086处理器中各种常用的标志形成了一个16位的标志寄存器FLAGS(也称程序状态字PSW寄存器)。,OF,11,15 12,DF,10,IF,9,TF,8,SF,7,ZF,6,5,AF,4,3,PF,2,1,CF,0,标志的作用,指令的执行与标志有很大关系。 标志分成两类: 状态标志用来记录
6、程序运行结果的状态信息,许多指令的执行都将相应地设置它。 CF ZF SF PF OF AF 控制标志可由程序根据需要用指令设置,用于控制处理器执行指令的方式。 DF IF TF,进位标志CF(Carry Flag),当运算结果的最高有效位有进位(加法)或借位(减法)时,进位标志置1,即CF = 1;否则CF = 0。 例如: 3AH + 7CHB6H,没有进位:CF = 0 AAH + 7CH(1)26H,有进位:CF = 1,零标志ZF(Zero Flag),若运算结果为0,则ZF = 1,否则ZF = 0。 例如: 3AH + 7CHB6H,结果不是零:ZF = 0 86H + 7CH(
7、1)00H,结果是零:ZF = 1 注意:ZF为1表示的结果是0,符号标志SF(Sign Flag),运算结果最高位为1,则SF = 1;否则SF = 0。 例如: 3AH + 7CHB6H,最高位D71:SF = 1 86H + 7CH(1)00H,最高位D70:SF = 0 有符号数据利用最高有效位表示数据的符号。所以,最高有效位就是符号标志的状态。,奇偶标志PF(Parity Flag),当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时,PF = 1;否则PF = 0。 例如: 3AH + 7CHB6H10110110B, 结果中有5个1,是奇数:PF = 0 注意:PF标志仅反映最低8位中
8、“1”的个数是偶或奇,即使是进行16位字操作。,溢出标志OF(Overflow Flag),若算术运算的结果有溢出,则OF=1;否则 OF0。例如: 3AH + 7CHB6H,产生溢出:OF = 1 AAH + 7CH(1)26H,没有溢出:OF = 0 问题: 什么是溢出? 溢出和进位有什么区别? 处理器怎么处理,程序员如何运用? 如何判断是否溢出?,什么是溢出,处理器内部以补码表示有符号数 8个二进制位能够表达的整数范围是:+127 -128 16位表达的范围是:+32767 -32768 如果运算结果超出了这个范围,就是产生了溢出 有溢出,说明有符号数的运算结果不正确 例如: 3AH +
9、 7CHB6H,就是58 + 124182,已经超出-128 127范围,产生溢出,所以OF = 1;另一方面,补码B6H表达真值是-74,显然运算结果也不正确。,溢出和进位,溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围,运算结果仍然正确; 溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围,运算结果已经不正确。 请看例子,溢出和进位的对比,例1:3AH + 7CHB6H 无符号数运算:58124182,范围内,无进位 有符号数运算: 58124182 ,范围外,有溢出 例2:AAH + 7CH(1)26H 无符号数运算:170124294,范围外,有进位 有
10、符号数运算:8612428 ,范围内,无溢出,如何运用溢出和进位,处理器对两个操作数进行运算时,按照无符号数求得结果,并相应设置进位标志CF;同时,根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF。 应该利用哪个标志,则由程序员来决定。也就是说,如果将参加运算的操作数认为是无符号数,就应该关心进位;认为是有符号数,则要注意是否溢出。,溢出的判断,判断运算结果是否溢出有一个简单的规则: 只有当两个相同符号数相加,而运算结果的符号与原数据符号相反时,产生溢出;因为,此时的运算结果显然不正确。 其他情况下,则不会产生溢出。,辅助进位标志AF(Auxiliary Carry Flag),运算时D3位(低半字
11、节)有进位或借位时,AF = 1;否则AF = 0。 例如: 3AH + 7CHB6H,D3有进位:AF = 1 这个标志主要由处理器内部使用,用于十进制算术运算指令中,用户一般不必关心。,方向标志DF(Direction Flag),用于串操作指令中,控制地址的变化方向: 设置DF0,串操作的存储器地址自动增加; 设置DF1,串操作的存储器地址自动减少。 CLD指令复位方向标志:DF0 STD指令置位方向标志:DF1,中断允许标志IF(Interrupt-enable Flag),用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应: 设置IF1,则允许中断; 设置IF0,则禁止中断。 CLI指令复位
12、中断标志:IF0 STI指令置位中断标志:IF1,陷阱标志TF(Trap Flag),用于控制处理器是否进入单步操作方式: 设置TF0,处理器正常工作; 设置TF1,处理器单步执行指令。 单步执行指令处理器在每条指令执行结束时,便产生一个编号为1的内部中断。这种内部中断称为单步中断,所以TF也称为单步标志。 利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试。 这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试。,数据的存储格式,计算机中信息的单位有: 位(bit)、字节(byte)、 字(word)、双字(double word)等 在存储器中,信息的存储单元是:字节 80x86微处理器对多字节数据采用: 小端方式
13、little endian 存储的数据如果对齐边界,则存取速度较快 参见图2.3,图2.3 8086的存储格式,数据信息的表达单位,二进制位:存储一位二进制数:0或1。 字节:8个二进制位,D7D0。 字:16位,2个字节,D15D0。 双字:32位,4个字节,D31D0。 最低有效位LSB(Least Significant Bit):指数据的最低位,即D0位; 最高有效位MSB(Most Significant Bit):指数据的最高位,对应字节、字、双字分别指D7、D15、D31位。,存储单元及其存储内容,每个存储单元都有一个编号存储器地址 每个存储单元存放一个字节的内容 例如:0002
14、H单元存放有一个数据34H 0002H34H 参见图2.3,小端方式,多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元: 存放时,低字节存入低地址,高字节存入高地址; 多字节数据占据的地址空间用它的低地址表示。 例如:图2.3中2号“字”单元的内容为: 0002H = 1234H 2号“双字”单元的内容为: 0002H = 78561234H 80x86处理器的“低对低、高对高”的存储形式,被称为“小端方式”。 相对应还存在“大端方式big endian”。,数据的地址对齐,同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等(视具体情况来确定)。 字单元安排在偶地址(xxx0B)、 双字
15、单元安排在模4地址(xx00B)等, 被称为“地址对齐(Align)”。 对于不对齐地址的数据,处理器访问时,需要额外的访问存储器时间。 应该将数据的地址对齐,以取得较高的存取速度。,存储器的分段管理,8086CPU有20条地址线, 最大可寻址空间为2201MB, 物理地址范围从00000HFFFFFH。 8086CPU将1MB空间分成许多逻辑段(Segment), 每个段最大限制为64KB, 段地址的低4位为0000B。 这样, 一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外, 还具有多个逻辑地址。,物理地址和逻辑地址,对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号,就是物理地址,从00000HFFF
16、FFH。 分段后在用户编程时,采用逻辑地址,形式为 段基地址 : 段内偏移地址 将逻辑地址中的段地址左移4位,加上偏移地址就得到20位物理地址。 例如: 逻辑地址“1460H:100H” = 物理地址14700H 显然,一个物理地址可以有多个逻辑地址 程序中有那些逻辑段呢?,段基地址:段内偏移地址,段地址说明逻辑段在主存中的起始位置 8086规定段地址必须是模16地址:xxxx0H 省略低4位0000B,段地址就可以用16位数据表示,就能用16位段寄存器表达段地址。 偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量 每段不超过64KB,偏移地址也可用16位数据表示。,段寄存器和逻辑段,8086有4个
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