微机原理第3章微型计算机原理及应用教案课件.ppt
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- 微机 原理 微型计算机 应用 教案 课件
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1、第第3章章 8088/8086MPU的指令系统的指令系统 第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 寻址方式寻址方式3.2中断及中断返回中断及中断返回3.4指令与指令系统指令与指令系统3.180868086指令系统指令系统3.3第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 计算机系统包括硬件和软件两大组成部分。硬件是指构计算机系统包括硬件和软件两大组成部分。硬件是指构成计算机的中央处理机、主存储器、外部设备等物理装置,成计算机的中央处理机、主存储器、外部设备等物理装置,软件则指由软件厂家为方便用户使用计算机而提
2、供的系统软软件则指由软件厂家为方便用户使用计算机而提供的系统软件,和用户用于完成自己的特定事务和信息处理任务而设计件,和用户用于完成自己的特定事务和信息处理任务而设计的用户程序软件。的用户程序软件。计算机能直接识别和运行的软件程序通常由该计算机的计算机能直接识别和运行的软件程序通常由该计算机的指令代码组成。指令代码组成。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 寻址方式寻址方式3.2中断及中断返回中断及中断返回3.4指令与指令系统指令与指令系统3.180868086指令系统指令系统3.3第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU
3、的指令系统的指令系统 3.1 3.1 指令与指令系统指令与指令系统 要确定一台计算机的指令系统并评价其优劣,通常应从如下要确定一台计算机的指令系统并评价其优劣,通常应从如下4 4个方个方面考虑:面考虑:1 1、指令系统的完备性,常用指令齐全,编程方便。、指令系统的完备性,常用指令齐全,编程方便。2 2、指令系统的高效性,程序占内存空间少,运行速度快。、指令系统的高效性,程序占内存空间少,运行速度快。3 3、指令系统的规整性,指令和数据使用规则统一简单,易学易记。、指令系统的规整性,指令和数据使用规则统一简单,易学易记。4 4、指令系统的兼容性,同一系列的低档计算机的程序能在高档机、指令系统的兼
4、容性,同一系列的低档计算机的程序能在高档机上直接运行。上直接运行。要完全同时满足上述标准是困难的,但它可以指导我们设计出更要完全同时满足上述标准是困难的,但它可以指导我们设计出更加合理的指令系统。设计指令系统的核心问题是选定指令的格式和功能。加合理的指令系统。设计指令系统的核心问题是选定指令的格式和功能。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.1.13.1.1指令的组成指令的组成 通常情况下,一条指令要由两部分内容组成,其格式为:通常情况下,一条指令要由两部分内容组成,其格式为:第一部分,是指令的操作码第一部分,是指令的操作码op codeop
5、 code。操作码用于指明本条指令的。操作码用于指明本条指令的操作功能,例如,是算术加运算、减运算还是逻辑与、或运算功能,是操作功能,例如,是算术加运算、减运算还是逻辑与、或运算功能,是否是读、写内存或读、写外设操作功能,是否是程序转移和子程序调用否是读、写内存或读、写外设操作功能,是否是程序转移和子程序调用或返回操作功能等,计算机需要为每条指令分配一个确定的操作码。或返回操作功能等,计算机需要为每条指令分配一个确定的操作码。第二部分,是指令的操作数第二部分,是指令的操作数opd/opd/地址地址addraddr,用于给出被操作的信,用于给出被操作的信息(数据)或操作数的地址,包括参加运算的一
6、或多个操作数所在的地息(数据)或操作数的地址,包括参加运算的一或多个操作数所在的地址,运算结果的保存地址,程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址,运算结果的保存地址,程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等。址等。操作码操作码操作数操作数/地址地址第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.1.2 3.1.2 指令的分类指令的分类 从用到的操作数个数区分,可能有如下从用到的操作数个数区分,可能有如下4 4种情况:种情况:1.1.无操作数指令无操作数指令有的指令不涉及操作数,或使用约定的某个(些)操作有的指令不涉及操作数,或使用约定的某个(些)操
7、作数,既已约定则没有必要再在指令中加以表示,称这类指令数,既已约定则没有必要再在指令中加以表示,称这类指令为无操作数指令,它仅有操作码部分,例如停机指令、空操为无操作数指令,它仅有操作码部分,例如停机指令、空操作指令、关中断指令、堆栈结构的计算机系统中对堆栈中数作指令、关中断指令、堆栈结构的计算机系统中对堆栈中数据运算的指令等。据运算的指令等。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 2.2.单操作数指令单操作数指令有些指令只用一个操作数,必须在指令中指明其地址,有些指令只用一个操作数,必须在指令中指明其地址,如一个寄存器内容增如一个寄存器内容增1
8、1或减或减1 1运算的指令;或还使用约定的某运算的指令;或还使用约定的某个操作数,既已约定则无需再在指令中加以表示,如完成从个操作数,既已约定则无需再在指令中加以表示,如完成从(向)外设读(写)数据的指令,就可以只在指令中指明该(向)外设读(写)数据的指令,就可以只在指令中指明该外设地址,而把接受(送出)数据的通用寄存器约定下来。外设地址,而把接受(送出)数据的通用寄存器约定下来。此外,在短字长的、采用单个累加器的计算机中,已约定目此外,在短字长的、采用单个累加器的计算机中,已约定目的操作数(如被加数、被减数等)和保存计算结果都使用唯的操作数(如被加数、被减数等)和保存计算结果都使用唯一的那个
9、累加器,指令中只需表示另一个源操作数即可。称一的那个累加器,指令中只需表示另一个源操作数即可。称这类指令为单操作数指令。这类指令为单操作数指令。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 .3.3.双操作数指令双操作数指令对于常用的算术和逻辑运算指令,往往要求使用两个操对于常用的算术和逻辑运算指令,往往要求使用两个操作数,一个叫做原操作数作数,一个叫做原操作数/地址,另一个叫做目的操作数地址,另一个叫做目的操作数/地地址,需分别给出目的操作数和源操作数的地址,其中目的操址,需分别给出目的操作数和源操作数的地址,其中目的操作数地址还用于保存本次的运算结果
10、。称这类指令为双操作作数地址还用于保存本次的运算结果。称这类指令为双操作数指令。数指令。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 4.4.多操作数指令多操作数指令另外一些指令可能使用多个操作数,如另外一些指令可能使用多个操作数,如3 3个操作数,其个操作数,其中两个操作数地址分别给出目的操作数和源操作数的地址,中两个操作数地址分别给出目的操作数和源操作数的地址,第三个操作数地址用于指出保存本次的运算结果的去处。可第三个操作数地址用于指出保存本次的运算结果的去处。可以称这类指令为三操作数指令;在有些性能更高的计算机以称这类指令为三操作数指令;在有些性能
11、更高的计算机(甚至(甚至PCPC机)中,还有在指令中使用更多个操作数地址的指机)中,还有在指令中使用更多个操作数地址的指令,用于完成对一批数据的处理过程,如字符串复制指令,令,用于完成对一批数据的处理过程,如字符串复制指令,向量、矩阵运算指令等,称这类指令为多操作数指令。向量、矩阵运算指令等,称这类指令为多操作数指令。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.1.3 3.1.3 指令系统指令系统 指令系统是指一台计算机所能执行的各种不同类型指令指令系统是指一台计算机所能执行的各种不同类型指令的总和。即一台计算机所能执行的全部操作。不同计算机的的总
12、和。即一台计算机所能执行的全部操作。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。指令系统是表征一指令系统包含的指令种类和数目也不同。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响到机器机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响到机器的适用范围。的适用范围。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 寻址方式寻址方式3.2中断及中断返回中断及中断返回3.4指令与指令系统指令与指令系统3.180868086指令系统指令系统3.3第
13、第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.2 3.2 寻址方式寻址方式 3.2.1 3.2.1 立即寻址方式立即寻址方式 操作数作为指令的一部分而直接写在指令中,这种操作操作数作为指令的一部分而直接写在指令中,这种操作数称为立即数,这种寻址方式也就称为立即数寻址方式。数称为立即数,这种寻址方式也就称为立即数寻址方式。【例例3-13-1】MOV AX,1234HMOV AX,1234H注意:立即数不能能够作为目的操作数。注意:立即数不能能够作为目的操作数。不能直接给段寄存器和标志寄存器赋予立即数。不能直接给段寄存器和标志寄存器赋予立即数。这种寻址方式
14、操作数在指令中。这种寻址方式操作数在指令中。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.2.2 3.2.2 寄存器寻址方式寄存器寻址方式 指令所要的操作数已经在某寄存器中,表示指令时,或把指令所要的操作数已经在某寄存器中,表示指令时,或把目标操作数存入寄存器。把在指令中指出所使用寄存器目标操作数存入寄存器。把在指令中指出所使用寄存器(即:寄即:寄存器的名字存器的名字)的寻址方式称为寄存器寻址方式。的寻址方式称为寄存器寻址方式。指令中可以引用的寄存器及其符号名称如下:指令中可以引用的寄存器及其符号名称如下:8 8位寄存器位寄存器有:有:AHAH、AL
15、AL、BHBH、BLBL、CHCH、CLCL、DHDH和和DLDL等;等;1616位寄存器位寄存器有:有:AXAX、BXBX、CXCX、DXDX、SISI、DIDI、SPSP、BPBP和段寄和段寄存器等;存器等;第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 1.1.源操作数是寄存器寻址方式源操作数是寄存器寻址方式如:如:ADD VARW,AXADD VARW,AX MOV VARB,BHMOV VARB,BH等。等。其中:其中:VARWVARW和和VARBVARB是双字,字和字节类型的内存地址,是双字,字和字节类型的内存地址,叫做符号地址。叫做符号地址。
16、2.2.目的操作数是寄存器寻址方式目的操作数是寄存器寻址方式如:如:ADD BH,78HADD BH,78H ADD AX,1234H ADD AX,1234H等。等。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.3.源和目的操作数都是寄存器寻址方式源和目的操作数都是寄存器寻址方式如:如:MOV AX,BXMOV AX,BX MOV DH,BLMOV DH,BL等。等。【例例3-23-2】MOV AXMOV AX,BXBX指令执行前:(指令执行前:(AXAX)=3064H =3064H (BXBX)=1234H=1234H指令执行后:(指令执行后:(
17、AXAX)=1234H=1234H,BXBX内容未改变。内容未改变。注意:注意:源寄存器与目的寄存器的位数必须一致。源寄存器与目的寄存器的位数必须一致。这种寻址方式操作数在这种寻址方式操作数在CPUCPU中。中。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.2.3 RAM3.2.3 RAM寻址方式寻址方式 OpdOpd也可以存放在存储器中,这种寻址方式叫做存储器寻址,存储也可以存放在存储器中,这种寻址方式叫做存储器寻址,存储器寻址的关键是如何给出存储器的地址,给出方式不同,寻址方式也有器寻址的关键是如何给出存储器的地址,给出方式不同,寻址方式也有多种
18、。多种。1.1.直接寻址方式直接寻址方式【例例3-33-3】MOV AX,2000HMOV AX,2000H指令执行前:(指令执行前:(DSDS)=3000H=3000H,(,(32000H32000H)=50H=50H,(,(32019H32019H)=30H=30H操作数的物理地址操作数的物理地址=3000H=3000H*10H+2000H=32000H10H+2000H=32000H指令的操作是把指令的操作是把32000H32000H字存储单元的内容送字存储单元的内容送AXAX寄存器。寄存器。指令执行后:(指令执行后:(AXAX)=3050H=3050H第第3 3章章 8088/8086
19、MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 .2 2.寄存器间接寻址方式寄存器间接寻址方式操作数在存储器中,操作数的有效地址用操作数在存储器中,操作数的有效地址用SISI、DIDI、BXBX和和BPBP等四个寄存器之一来指定,称这种寻址方式为寄存器间接等四个寄存器之一来指定,称这种寻址方式为寄存器间接寻址方式。该寻址方式物理地址的计算方法如下:寻址方式。该寻址方式物理地址的计算方法如下:若指令中指定的寄存器是若指令中指定的寄存器是BPBP,操作数在堆栈段,段基值,操作数在堆栈段,段基值在在SSSS中。中。物理地址物理地址=(SSSS)*10h+(BP)-10h+(BP)-基地址指针寄存
20、器,基地址指针寄存器,可对指针进行修改形成下一个地址。可对指针进行修改形成下一个地址。(BX)-基址寄存器基址寄存器(SI)-源变址寄存器源变址寄存器(DI)-目的变址寄存器目的变址寄存器物理地址物理地址=(DS)*10H+第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 3.3.寄存器相对寻址方式寄存器相对寻址方式该寻址方式是以指定的寄存器内容,加上指令中给出的该寻址方式是以指定的寄存器内容,加上指令中给出的位移量(位移量(8 8位或位或1616位),并以一个段寄存器为基准,作为操位),并以一个段寄存器为基准,作为操作数的地址。指定的寄存器一般是一个基址寄
21、存器或变址寄作数的地址。指定的寄存器一般是一个基址寄存器或变址寄存器。存器。寄存器相对寻址通过基址寄存器寄存器相对寻址通过基址寄存器BXBX,BPBP或变址寄存器或变址寄存器SISI,DIDI与一个位移量相加形成有效地址(与一个位移量相加形成有效地址(EAEA),计算物理地址),计算物理地址(PAPA)的缺省段仍然是)的缺省段仍然是SISI,DIDI和和BXBX为为DSDS,BPBP为为SSSS。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 (BX)(SI)(DI)DISP8DISP16PA=(ES)*10H+DISPDISP叫做位移量,实际上它是一个数
22、值,可以是叫做位移量,实际上它是一个数值,可以是8 8位也位也可以是可以是1616位。位。第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 4 4.基址加变址寻址方式基址加变址寻址方式这是一种基址加变址来定位操作数地址的方式,操作数这是一种基址加变址来定位操作数地址的方式,操作数的有效地址是一个基址寄存器(的有效地址是一个基址寄存器(BPBP或或BXBX)和一个变址寄存器)和一个变址寄存器(SISI或或DIDI)的内容之和。)的内容之和。MOV CL,BX+SIMOV CL,BX+SIPA=(DS)PA=(DS)*10H+(BX)+(SI)10H+(BX)+
23、(SI)MOV CH,BX+DIMOV CH,BX+DIPA=(DS)PA=(DS)*10H+(BX)+(DI)10H+(BX)+(DI)第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 4 4.基址加变址寻址方式基址加变址寻址方式这是一种基址加变址来定位操作数地址的方式,操作数这是一种基址加变址来定位操作数地址的方式,操作数的有效地址是一个基址寄存器(的有效地址是一个基址寄存器(BPBP或或BXBX)和一个变址寄存器)和一个变址寄存器(SISI或或DIDI)的内容之和。)的内容之和。MOV AX,BP+SIMOV AX,BP+SIPA=(SS)PA=(SS
24、)*10H+(BP)+(SI)10H+(BP)+(SI)MOV DX,BP+DIMOV DX,BP+DIPA=(SS)PA=(SS)*10H+(BP)+(DI)10H+(BP)+(DI)第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 5.5.相对基址加变址寻址方式相对基址加变址寻址方式操作数的有效地址是基址加变址,再加上一个位移量得操作数的有效地址是基址加变址,再加上一个位移量得到。一般用于寻址复杂的数组中的元素。到。一般用于寻址复杂的数组中的元素。MOV DHMOV DH,BX+DI+20HBX+DI+20H源操作数源操作数PA=PA=(DSDS)*10
25、H+10H+(BXBX)+(SISI)+20H+20H;其;其中中20H20H即为即为DISPDISP第第3 3章章 8088/8086MPU8088/8086MPU的指令系统的指令系统 5.5.相对基址加变址寻址方式相对基址加变址寻址方式MOV AXMOV AX,FILEBX+SI FILEBX+SI;FILEFILE为符号表示的为符号表示的DISPDISP源操作数源操作数PA=PA=(DSDS)*10H+10H+(BXBX)+(SISI)+FILE+FILEMOV LISTBP+SIMOV LISTBP+SI,AXAX目的操作数目的操作数PA=PA=(SSSS)*10H+10H+(BPBP
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