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第 3 章 指令系统和寻址方式

第 3 章 指令系统和寻址方式. 3.1 指令系统概述 3.2 8088/8086CPU 的寻址方式 3.3 指令的机器码表示方法（略） 3.4 8088/8086CPU 的指令系统. 3.1 指令系统概述. 1、指令、指令系统和程序 指令 是 CPU 能执行的一个基本操作。 如：取数、加、减、乘、除、存数等 指令系统 是 CPU 所能执行的全部操作,即全部指令的集合 。 不同的 CPU， 其指令系统不同。 程序 是用户在使用计算机时，针对要解决的问题， 用一条条指令编写的指令的序列 。.

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第 3 章 指令系统和寻址方式

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  1. 第3章 指令系统和寻址方式 3.1指令系统概述 3.2 8088/8086CPU的寻址方式 3.3 指令的机器码表示方法（略） 3.4 8088/8086CPU的指令系统

  2. 3.1指令系统概述 • 1、指令、指令系统和程序 • 指令是CPU能执行的一个基本操作。 • 如：取数、加、减、乘、除、存数等 • 指令系统是CPU所能执行的全部操作,即全部指令的集合。 不同的CPU，其指令系统不同。 • 程序是用户在使用计算机时，针对要解决的问题， 用一条条指令编写的指令的序列。

  3. *一个CPU能执行什么操作，是工程人员设计和制造好的，是固定的，用户不能改变。*一个CPU能执行什么操作，是工程人员设计和制造好的，是固定的，用户不能改变。 构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放，要破坏这种顺序性，必须由转移指令操作。 2、指令组成 计算机中指令由操作码和操作数两部分组成。一条指令可以由1~6个字节组成。 操作码-----指示计算机要执行的操作， 操作数-----指出在指令执行操作过程中的操作对象； 可以是操作数本身；可以是操作数地址或是地址的一部分；可以是指向操作数地址的指针或其他有关 操作数的信息。

  4. 3、指令的一般格式: 操作码字段： 在机器里只需对某种操作指定确定的二进制代码。 通常用指令的第一个字节表示，不够可以占第二个字节中的3位。 操作数字段: 操作数字段可以有一个,二个或三个。 例： INC CX ADD AX , BX

  5. 4、操作数的存放 操作数的存放不外乎三种情况： （１）操作数包含在指令中 即指令的操作数字段包含操作数本身。这种操作数为立即数。——数在指令队列中，执行数度较快。 例：MOV AL , 08H （２）操作数包含在ＣＰＵ的一个内部寄存器中 例：INC CX 指令中的操作数字段是CＰＵ内部寄存器的一个编码。这种寻址方式称为寄存器寻址。——数在寄存器中，无需BIU去取，执行速度最快。

  6. （３）操作数在内存数据区 操作数在内存数据区，操作数字段包含着此操作数地址。——存储容量大 在8086中，任何内存地址是由两部分组成： 段的基地址：存储单元所在段的基地址 （大部分情况是数据段寄存器ＤＳ中）； 段内偏移量：此单元与段基地址的距离。 有效地址ＥＡ（Effective Address） ： 段内偏移量为适应各种数据结构的需要，可以有几个部分组成，所以也把它称为有效地址ＥＡ。

  7. 3.2 8088/8086CPU的寻址方式 寻址方式: 寻找和获得操作数、操作数存放地址或指令转移地址的方法。分数据寻址和指令寻址。 本节介绍数据寻址，根据操作数的三处存放地点对应有三种基本寻址方式：立即寻址方式、寄存器寻址方式和存储器寻址方式。

  8. 3.2.1 立即寻址方式（Immediate addressing） 操作数直接存放在指令中，紧跟在操作码之后，作为指令 的一部分，存放在代码段里，这种操作数称为立即数。 立即数可以是８位或16位的。16位的立即数是高位字节放在高地址,低位字节放在低地址。 使用场合：经常用于给寄存器赋初值。 注意：只能用于源操作数字段，不能用于目的操作数字段。 例：MOV AX, 267; 数字 MOV AL, 10010011B AND 0FEH；表达式 MOV AL, PORT1；符号名 MOV AX, DATA1；段名

  9. 例： MOV AL,05H 指令执行后: (AL)=05H 例： MOV AX,3064H 指令执行后: (AX)=3064H 立即寻址方式

  10. 3.2.2 寄存器寻址方式( Register addressing ) 操作数在寄存器中，指令指定寄存器号。 对于１６位操作数，寄存器可以是: ＡＸ，ＢＸ，ＣＸ，ＤＸ，ＳＩ，ＤＩ,ＳＰ，ＢＰ 以及段寄存器。 对于８位操作数，寄存器可以是: ＡＬ，ＡＨ，ＢＬ，ＢＨ，ＣＬ，ＣＨ，ＤＬ，ＤＨ。 寄存器寻址方式特点：指令长度短，执行速度快。

  11. 例： 指令执行前:（AX）＝3064Ｈ （SS）＝1234Ｈ MOV SS，AX 指令执行后: （SS）＝3064H （AX）保持不变。 寄存器寻址方式 指令执行前： 指令执行后:

  12. 3.2.3 存储器寻址方式（Memory addressing)1、直接寻址（Direct addressing） 操作数地址的１６位偏移量（有效地址EA），直接包含在指令中， 存放在代码段中指令操作码之后。 操作数一般存放在数据段中， 必须先求出操作数的物理地址， 然后再访问存储器才能取得操作数。 物理地址 : PA＝16d或（10H） ×(DS)+EA IBM PC机允许数据存放在数据段以外的其它段中。此时应在指令中指定段超越（可以是CS，SS，ES）。

  13. 例：MOV AX，[3100H] （DS）=6000H , (63100H)=3050H 则:（AX）=3050H 例：用符号地址代替数值地址。 MOV AX，VALUE 或 MOV AX，[VALUE] VALUE——变量名，代表有效操作数单元的符号地址。 如VALUE在附加段中，则应指定段超越。 MOV AX，ES：VALUE 或MOV AX，ES：[VALUE] 直接寻址方式

  14. 例： 假设TABLE是在数据段定义的一个字节数组的首地址标号（变量名），其偏移地址为1000H,则指令 MOV AL, TABLE MOV AL, [TABLE] MOV AL, [1000H] 是等效的。 指令 MOV AL, TABLE+2 MOV AL, [TABLE+2 ] MOV AL, [1000H+2] 也是等效的，都是直接寻址方式。

  15. 注意： （1）直接寻址方式适用于处理单个变量。 （2）直接寻址方式隐含的段寄存器是 DS， 8086/8088允许段超越,即允许使用 CS 、SS 、ES作为段寄存器，这时必须在指令中特别标明。  （3）IBM PC机中规定双操作数指令必须有一个操作数使用寄存器方式，这就是常常先要把一个变量送到寄存器中的原因。

  16. 2、寄存器间接寻址方式（Register indirect addressing） 操作数在存储器中，操作数地址的16位偏移量（有效地址EA）包含在：BP、BX、SI、DI寄存器中。 1）、若选择SI、DI、BX作为间接寻址 操作数一般在现行数据段区域中，用(DS)作为段地址。 即操作数物理地址为： 物理地址PA=16 d ×（DS）+（BX） 物理地址PA=16 d × （DS）+（SI） 物理地址PA=16 d × （DS）+（DI）

  17. 例：MOV BX，[DI] （DS）=6000H （DI）=2000H PA=62000H （62000H）=50A0H (BX)=50A0H 寄存器间接寻址方式 MOV BX，[DI]

  18. 2） 、若选择BP寄存器作为间接寻址 操作数在堆栈段区域中，用SS寄存器的内容作为段地址。 操作数物理地址: PA=16d × （SS）+（BP） 例： MOV [BP], AX 执行前： (SS)=1000H , (BP)=3000H , (AX)=1234H 执行后：PA=13000H (13000H)=1234H 寄存器间接寻址方式 MOV [BP], AX 寄存器间接寻址方式 MOV [BP], AX

  19. 3 ）、用 SI、DI、BX 、BP作为间接寻址允许段超越 指令中可以指定段超越前缀来取得其他段中的数据。 例： MOV ES:[DI], AX MOV DX, DS:[BP] 这种寻址方法可以用于表格处理，在循环结构程序设计中经常用到间址方式。

  20. 3、寄存器相对寻址方式（Register relative addressing）或变址寻址 （Index Addressing） 操作数的有效地址(EA)是一个基址或变址寄存器的内容和指令中指定的8位或16位位移量（displacement）之和。

  21. 操作数一般在内存的数据段中，但允许段超越。操作数一般在内存的数据段中，但允许段超越。 除有段超越前缀之外，形成物理地址有二种方式：

  22. 例： MOV AX, COUNT[BP] 或MOV AX, [COUNT+BP] 设COUNT为16位位移量。 指令执行前: (SS)=5000H, (BP)=3000H, COUNT=2040H, (AX)=1234H 指令执行后：EA=5040H PA=55040H (55040H)=5548H (AX)=5548H 寄存器相对寻址方式 MOV AX,COUNT[BP]

  23. 例： TABLE是在数据段定义的一个字节数组的首地址标号（变量名），则有如下程序： MOV SI, 5 MOV AL, TABLE[SI];or MOV AL, [TABLE+SI] ABC EQU 5 LEA SI, TABLE MOV AL, ABC[SI];or MOV AL, [ABC+SI]

  24. 用途：这种寻址方式同样用于表格处理。 例：某数据表的首地址为COUNT，修改基址或变址寄存器来取得表格中的值。 欲读取表中第10个数据,存放到（AL)中。 第10个数据的有效地址: EA= COUNT + 9 MOV SI , 09H MOV AL , [SI+COUNT] * 寄存器相对寻址方式也可以使用段超越前缀 MOV DL，ES：STRING[SI]

  25. 4、基址变址寻址方式（Based indexed addressing） 操作数的有效地址是一个基址寄存器和一个变址寄存器的内容之和，基址寄存器名和变址寄存器名均由指令指定。

  26. 除有段超越前缀之外，形成物理地址有二种方式：除有段超越前缀之外，形成物理地址有二种方式：

  27. 例： MOV AX, [BX][SI] 或 MOV AX, [BX+SI] 执行指令前： (DS)=3200H, (BX)=0456H, (SI) =1094H (334EAH)=4567H 执行指令后： EA=14EAH PA=334EAH (AX)=4567H 基址加变址寻址方式 MOV AX,[BX+SI]

  28. 用途：这种寻址方式同样适用于数组或表格处理。用途：这种寻址方式同样适用于数组或表格处理。 表格首地址 基址寄存器中, 用变址寄存器来访问数组中的元素。 二个寄存器都能修改， 所以比寄存器相对寻址更灵活。 这种寻址方式允许段超越。 使用段超越前缀格式: MOV AX，ES：[BX][SI]

  29. 5、相对基址加变址寻址方式（Relative based indexed addressing） 操作数有效地址是一个基址寄存器和一个变址寄存器的内容和8位或16位位移量之和 。

  30. 除有段跨越前缀之外，形成物理地址有二种方式：除有段跨越前缀之外，形成物理地址有二种方式：

  31. 例： MOV AX, MASK[BX][DI] MOV AX, MASK [BX+DI] MOV AX,[MASX+BX+DI] 执行指令前： (DS)=3000H (BX)=1346H (DI)=0500H MASK=1234H (32A7AH)=4050H 执行指令后： EA=2A7AH PA=32A7AH (AX)=4050H 相对基址加变址 MOV AX, MASK+[BX+DI]

  32. 用途之一： 这种寻址方式为堆栈处理提供方便： （BP） 栈顶（一般 BP 可指向栈顶） 从栈顶到数组的首地址可以用位移量表示(MASK)。 变址寄存器（SI）或（DI）——指向数组中某个元素。

  33. 小结： • 1、三种类型操作数 • 综观8086/ 8088寻址方式，其操作数有三种类型： • 立即操作数、寄存器操作数、存储器操作数。 • 2、三种类型操作数特点 • （1）立即操作数 • 可以使用立即操作数指令有： • 数据传送指令、算术运算指令（乘、除运算指令除外）、 逻辑运算指令等。 • 立即数只能作为源操作数，不能作为目标操作数。

  34. 寄存器操作数 • 寄存器操作数可能存放在： • 8086 /8088的通用寄存器、地址指针或变址寄存器以及段寄存器。 • 对段寄存器ES 、DS 、SS进行赋值，不能将立即数直接送段寄存器，要将立即数送通用寄存器，再从通用寄存器送段寄存器。CS一般不用赋值。

  35. 隐含操作数 • 某些指令规定只能使用指定操作数寄存器， 从汇编形式看，似乎没有指出操作数，实际隐含某些特定寄存器操作数。该寄存器可能是：累加器 、通用寄存器、变址寄存器、某些段寄存器。

  36. （3）、存储器操作数 • 存储器操作数可能存放在一个、二个、或四个存储器单元中。 • 操作数类型分别为：字节、字、双字。 • 存储器操作数可以作为源操作数，也可以作为目标操作数。 • 但不允许源操作数、目标操作数同时为存储器操作数。 • 存储器操作数的有效地址EA的取得方法： • 直接寻址 寄存器间接寻址 相对寄存器寻址 • 基址加变址寻址 相对基址加变址寻址 • 存储器操作数的物理地址PA的取得方法： • 一般存储器操作数指令中隐含段寄存器，有的指令允许段超越， 需要在指令中标明。

  37. 需说明的几个问题 1、指令中使用方括号的地址表达式必须遵循下列规则： * 立即数可以出现在方括号内，表示直接地址； * 只有SI、BP、DI、BX可以出现在方括号内，它们可以单独出现，也可以相加后出现，或以寄存器与立即数相加的形式出现，但BX和BP或SI和DI不能同时出现在同一个[ ]内。 * 方括号有相加的含义，下面几种写法都是等价的： 1200[BX][SI] [BX+1200][SI] [BX+ SI +1200] * 方括号内包含BP，则隐含使用SS提供基地址；其余情况均使用DS提供基地址。

  38. 2、段超越： 在8088系统中，数据通常在数据段中，但若需要，数据也可存放在码段，堆栈段以及附加段中，这种情况就是段超越。应用时，需在指令中加以说明。 例：MOV AX，ES：[0500H] ES表示数据在附加段中； ： 是修改属性运算符。

  39. 3、其它寻址方式 （1）隐含寻址：指令中不指明操作数 （2）I/O端口寻址：8086有直接端口寻址和间接端口寻址两种方式，端口寻址范围分别为0－0FFH和0－FFFFH。 （3）转移类指令寻址 （4）一条指令有几种寻址方式 例：MOV AX, [SI]

  40. 3.3 指令的机器码表示方法（略） 8086指令系统采用变长指令，指令的长度可有1~6字节组成。

  41. 3.4 8088/8086CPU的指令系统 • 8086/8088的指令系统中共有92种基本指令。 • 可以分成6个功能组： • 1． 数据传送(Data transfer) • 2． 算术运算（Arithmetic） • 3． 逻辑运算和移位指令(Logic& Shift) • 4． 串操作(String manipulation) • 5． 控制转移（Control Transfer） • 6． 处理器控制（Processor Control）

  42. 3.4.1 数据传送指令(Data transfer) 功能： 负责把数据、地址或立即数传 送到寄存器或存储单元。 特点： 它是计算机最基本、最重要的一种操作，使用比例最高。 种类(分四种)： （一）通用传送指令（General Purpose Transfer） 包括： MOV， PUSH， POP ，XCHG, XLAT。

  43. （二）输入输出指令（Input and Output) 包括: IN， OUT。 （三）目的地址传送指令（Address-object transfer) 包括: LEA, LDS, LES （四）标志传送指令（Flag register transfer) 包括 : LAHF, SAHF, PUSHF, POPF *除 SAHF和POPF指令外，对标志位没有影响。

  44. （一）通用传送指令（General Purpose Transfer） 8088提供方便灵活的通用的传送操作，适用于大多数操作数。 通用传送指令（除了XCHG以外）是唯一允许以段寄存器为操作数的指令。 通用传送指令包括： 1、MOV （Movement) 2、PUSH (Push word onto stack) POP (Pop word off stack) 3、XCHG (Exchange) 4、XLAT (Translate)

  45. 1、MOV 通用传送指令 • MOV dst, src ; (dst)  (src) 目的 源 目的  源 • 功能： • 把一个字节(B)或一个字（W）操作数由源传送至目的。 • 实现: 寄存器  寄存器/存储器之间； • 立即数寄存器/存储器 • 寄存器/存储器段寄存器之间的数据传送。 • 说明：* 指令中至少要有一项明确指出传送的是字节还是字； • * 可用不同的寻址方式； • * 不影响标志位； • * 源操作数不变； • *存储器之间，立即数与段寄存器，段寄存器之间不能用一条指令完成数据传送。 • 注意： 参看教材 P70

  46. 例：CPU内部寄存器之间的数据的任意传送（除了段寄存器CS和指令指针IP以外，注意：段寄存器之间不能传送，且段寄存器CS 不能做目的操作数）。 MOV DL，CH ; 8位寄存器 8位寄存器 MOV AX，DX ; 16位寄存器 16位寄存器 MOV SI， BP MOV DS，BX ；通用寄存器 段寄存器 MOV AX, CS ；段寄存器 通用寄存器

  47. 例：立即数传送至CPU内部通用寄存器组（AX、BX、CX、DX、BP、SP、SI、DI）， 用于给寄存器赋初值。注意： 不能直接给段寄存器赋值 MOV CL，04H ；立即数8位寄存器 MOV AX，03FFH ；立即数16位寄存器 MOV WORD PTR [SI] ，057BH ；立即数存储器 MOV BYTE PTR MEM, 5 ；立即数存储器 思考：为什么加WORD PTR ， BYTE PTR ？不加对吗？

  48. 例：CPU内部寄存器（除CS和IP外）与存储器（所有寻址方式）之间数据传送，可以实现一字节或一个字的传送。例：CPU内部寄存器（除CS和IP外）与存储器（所有寻址方式）之间数据传送，可以实现一字节或一个字的传送。 注意：两存储单元之间不能直接传送 MOV MEM , AX ; 累加器存储器,直接寻址 MOV MEM ,DS ；段寄存器存储器，直接寻址 MOV DISP[BX] ,CX ；寄存器存储器，相对寻址 MOV AX , DISP[SI] ；存储器累加器，相对寻址 MOV DS , MEM ；存储器段寄存器，直接寻址 MOV CX , DISP [BX] [SI] ；存储器寄存器，相对基址加变址

  49. MOV指令小结： • 不能用一条MOV指令实现以下传送。 • 两存储单元之间的传送 MOV MEM2 , MEM1 错。 • MOV AX , MEM1 • MOV MEM2 , AX 对。 • 立即数送段寄存器 例 ： MOV DS，2000H 错。 MOV AX, 2000H MOV DS , AX 对。

  50. 段寄存器之间的传送 MOV ES , DS ; 错 MOV AX , DS MOV ES , AX ; 对 。 •  注意CS和IP的使用 CS和IP不能作为目标操作数，CS可以作为源操作数。 例： MOV CS，AX ; 错 • MOV AX，CS ;对 • MOV IP, AX ;错

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