第 4 章 80x86 微处理器的指令系统

1. 第4章 80x86微处理器的指令系统

2. 本章内容 • Intel 80x86的寻址方式 • Intel 80x86指令系统

3. 4.1 Intel 80x86的寻址方式 本章主要介绍8086/8088的指令系统以及在指令中为取得操作数地址所使用的寻址方式。 汇编指令： 操作码 操作数 操作码：指令操作类型； 操作数：指令所需操作数或操作数的地址；操作数可以有一个，也可以有两个，一个源操作数，一个目的操作数。 例： MOV AX，CX ；将CX的内容送入AX中。

4. 4.1 Intel 80x86的寻址方式 • 寻址 • 根据指令内容确定操作数地址的过程，称为寻址。 • 有效地址 • 根据寻址方式计算所得到的地址叫做有效地址EA，也就是段内偏移地址。有效地址还需要与相应的段基地址组合才是20位的物理地址，该工作由CPU完成。 • 寻址方式在两种方式下被涉及： • 操作数的寻址方式和对调用或转移指令的寻址方式。 本讲只介绍对操作数的寻址!!!

5. 操作数 寻址方式 立即数 立即数寻址 寄存器数 寄存器寻址 直接寻址 寄存器间接寻址 变址寻址 存储器数 基址变址寻址 串操作寻址 直接寻址 端口寻址 寄存器间接寻址 4.1 Intel 80x86的寻址方式 • 计算机中操作数按存放的方法分为： • 立即数（指令中） • 寄存器数 • 存储器数 • I/O端口

6. 4.1.1 立即寻址 • 操作数紧跟在操作码后面，与操作码一起存放在一个代码段区域中，可以是8位也可以是16位。 • 例如：MOV AX，2345H MOV AL，80H 存储器 AH AL 立即数 代码段 AX 23H 45H 操作码 45H 23H

7. 4.1.2 寄存器寻址 • 操作数存放在指定的寄存器中，寄存器包括8位或16位通用寄存器和段寄存器。可使用的16位寄存器：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP；其中：AX、BX、CX、DX可分成两8位使用。 • 例如：MOV DS，AX MOV AL，BH AH AL DS 23H 45H

8. 4.1.3 存储器操作数寻址方式 • 段寄存器使用的基本约定

9. BP----数据在堆栈段(段寄存器SS) BX • 基地址 SI----源地址 DI----目的地址 • 变址量 4.1.3 存储器操作数寻址方式 • 任何存储单元物理地址（PA）都由两部分组成：段基址＋段内偏移地址（此单元与段基址的距离） • 段基值：是由某个段寄存器提供，由指令隐含给出。 • 段内的偏移地址又称为有效地址（EA），EA由三个地址分量组合而成。 • 位移量----8/16位二进制数；常以符号地址形式(变量或标号)出现在指令中 数据默认在数据段(DS)； 可用段前缀指定(改变)

10. .... A1H 00H 代码段 AH AL 30H 34H 12H AX .... 13000H 13001H 数据段 12H 34H 1、直接寻址 • 有效地址EA由指令直接给出，紧跟在操作码之后。 • 物理地址PA = 10H  (DS) + EA 例如：MOV AX，[3000H] 假设(DS)=1000H PA=1000H 10H+3000H＝13000H 可使用段跨越前缀改变数据所在段地址。 例如：MOV AX，ES :[2000H] * 适于处理单个变量

11. (BX) (SI) (DI) 2、寄存器间接寻址 • 操作数存放在存储器中，操作数的有效地址EA存放在寄存器BX 、SI、DI 或BP之一中。 • BX，SI，DI  操作数在数据段(DS) • BP  操作数在堆栈段(SS) • 物理地址 = 10H  (SS) + (BP) • 物理地址 = 10H  (DS) +

12. .... 操作码 代码段 AH AL .... 35H 12H AX 31000H 31001H 数据段 12H 35H 2、寄存器间接寻址 例如：MOV AX，[SI] 假设(DS)=3000H， (SI)=1000H PA=3000H 10H+1000H＝31000H 可以段跨越改变数据所在的段: MOVES:[BX]，AX

13. (BX) (BP) (SI) (DI) 8位 16位 位移量 + 有效地址 EA= 3、变址寻址（寄存器相对寻址） • EA是两个地址分量----基址寄存器或变址寄存器的内容与指令中给出的位移量(8/16位)之和 • 隐含段地址：SI、DI、BX为DS；BP为SS。可用段跨越。

14. AH AL 86H 12H AX 42020H 42021H 数据段 12H 86H 3、变址寻址（寄存器相对寻址） 例如：MOV AX，DATA[BX]或 MOV AX，[DATA+BX] 假设(DS)=4000H，(BX)=2000H，DATA=0020H PA=4000H 10H+2000H+0020H＝42020H .... * 一个地址分量在程序执行过程中可进行修改，适于数组、字符串、表格的处理 操作码 20H 代码段 00H ....

15. 8位 16位 (BX) (BP) (SI) (DI) 有效地址 EA= + + 位移量 4、相对基址变址寻址 • EA是三个地址分量----基址寄存器和变址寄存器的内容与指令中给出的位移量(8/16位)之和 例如：MOV AX， [BX][SI]DATA 或 MOV AX，[BX+SI] DATA 假设(DS)=4000H，(BX)=2000H， (SI)=2000，DATA=0100H PA=4000H 10H+2000H+2000H+0100H＝44100H

16. 基址 变址 (BX) (BP) (SI) (DI) + 有效地址 EA= 5、基址变址寻址 • 若位移量为0----基址变址寻址方式 例如：MOV AX， [BX][DI] 假设(DS)=4000H，(BX)=2000H，(DI)=2000，PA=4000H 10H+2000H+2000H+0100H＝44100H *因为有两个地址分量可在程序执行过程中进行修改，适用于访问二维数组。 注意：必须是一个基址寄存器和一个变址寄存器的组合，不可同为基址寄存器（BX、BP）或同为变址寄存器（SI、DI）

17. 4.2 Intel 80x86指令系统 • 指令：控制计算机完成指定操作的命令 • 指令系统：所有指令的集合 • 8086/8088指令系统共包含92种基本指令 • 8086指令按照功能分为6大类： • 数据传送指令 14条 • 算术运算指令 20条 • 逻辑运算和移位指令 13条 • 串操作指令 13条 • 控制转移指令 28条 • 处理器控制指令 12条

18. 4.2.1 数据传输指令 说明： ·表示运算结果影响标志位， － 表示运算结果不影响标志位。

19. （一）通用数据传输指令 • 通用数据传送指令包括： 1．传送指令MOV 2．数据交换指令XCHG 3．查表转换指令 XLAT 4. 堆栈操作指令PUSH和POP 1.最基本的传送指令MOV • MOV指令是形式最简单、用得最多的指令。它可以实现CPU内部寄存器之间的数据传送、寄存器和内存之间的数据传送，还可以把一个立即数送给CPU的内部寄存器或内存单元。 • 语句格式：MOV OPD，OPS • 功能：将源操作数传送入目的地址，源地址内容不变。即（OPS）→OPD。 • 对标志位的影响：无

20. （一）通用数据传输指令 例如： • MOV AL，BL • MOV ES，DX • MOV AX，[BX] • MOV [DI]，AX • MOV CX，[1000] • MOV BL，40 • MOV DX，5040 • MOV WORD PTR[SI],6070

21. （一）通用数据传输指令 注意： （1）双操作数指令不允许两个操作数同时为段寄存器或存储器操作数 MOV seg ，seg ；错误 MOV mem ，mem ；错误 （2）立即数不能传送到段寄存器中。 MOV seg ，imm ； 错误 （3）目的操作数不允许使用CS段寄存器。 （4）指令指针IP，不能作为MOV指令的操作数 （5）dest与src必须类型匹配，即同时是字节或字类型。 （6）MOV指令不影响标志寄存器的值。

22. （一）通用数据传输指令 例：错误的MOV 指令如下所示： • MOV AX，BL • MOV DS，1000H • MOV [BX]，[SI] • MOV ES，CS • MOV CS，AX 例：设B是已定义的字节变量，判断指令的正确性。 • MOV AX，B • MOV AL，0 ；类型不匹配 ；不允许立即数送段寄存器 ；不允许内存操作数之间传送 ；不允许段寄存器之间传送 ； CS不能作为目的操作数 ；错误，类型不匹配 ；正确，MASM可以判断出要送字节0

23. （一）通用数据传输指令 2.堆栈操作指令 • 堆栈概念：存储器的一段区域，按“先进后出”的原则进行存出操作。8086/8088系统，堆栈位于堆栈段，其段地址由SS指示，SP寄存器作为指针，SP内容始终指向栈顶所在存储单元。 • 作用：在调用一个过程时，保存返回地址；暂时存放寄存器或存储器单元操作数的内容 • 语句格式： • 进栈 PUSH SRC • 操作：（SP）（SP）-2；（（SP）+1，（SP））（SRC） • 出栈 POP DST • 操作：（DST）（（SP）+1，（SP））；（SP）（SP）+2 • 注意： （1）以上两个指令只能对字操作 （2）不能 POP CS

24. （一）通用数据传输指令 例如：将16位通用寄存器CX的内容压入堆栈，然后，弹出栈顶至CX中 已知：(SS)＝0200H，(SP)＝0008H，(CX)＝12FAH

25. （一）通用数据传输指令 8086/8088系统的堆栈具有如下特点： • 堆栈是在内存的堆栈段中，具有“先进后出”的特点； • 堆栈只有一个出入口，即当前栈顶为空时，栈顶和栈底指向同一内存单元； • 堆栈有两个基本操作：PUSH（进栈）和POP（出栈）。PUSH操作使栈顶向低地址方向移动，而POP操作则刚好相反； • 堆栈操作只能作字操作； • SS：SP在任何时候都指向当前的栈顶。

26. （一）通用数据传输指令 3.交换指令 • 交换指令XCHG可以实现字节交换，也可以实现字交换。 • 语句格式：XCHG DEST，SRC • 功能：将源操作数与目的操作数的内容互换 • 注意： （1）dst与src不能同时为内存单元； （2）不能使用CS、IP作为操作数。 （3）不影响标志位 例如： XCHG AL，BL ；AL和BL之间进行字节交换　　 XCHG BX，CX ；BX和CX之间进行字交换　　 XCHG [2530]，CX ；CX中的内容和2530，2531两单元的内容交换

27. （一）通用数据传输指令 4.查表指令 • XLAT是一条完成字节翻译功能的指令，它可以使累加器中的一个值变换为内存表格中的某一个值，一般用来实现编码制的转换。 • 语句格式：XLAT • 功能：将（BX）为首地址（AL）为位移量的字节存储单元中的数据送AL寄存器。即（[BX+AL]）→AL。 • 使用换码指令时，要求BX寄存器指向表的首地址，AL的内容为表中某一项与表格首地址之间的偏移量，指令执行时，会将BX和AL中的值相加，把得到的值作为地址，然后将此地址所对应的单元中的值取到AL中去。

28. （一）通用数据传输指令 下图表示了换码指令的功能。XLAT指令就是通过查表方式来完成翻译功能的，因此，在执行该指令之前，必须建立好一张翻译表，该表的最大容量为256字节。

29. （二）地址传送指令 这是一类专用于传送地址码的指令，可用来传送操作数的段地址或偏移地址，共包含以下3条指令：LEA、LDS、LES 1.取有效地址指令 • 语句格式：LEA OPD，OPS • 功能：LEA的功能是将存储器地址送到一个寄存器，主存按源地址的寻址方式计算偏移地址，将偏移地址送入指定寄存器。 • LEA指令格式中，要求源操作数必须为内存单元地址，目的操作数必须为一个16位的通用寄存器。这条指令常用来使一个寄存器作为地址指针。 • 例如： LEAAX，［2728］ ；将2728单元的偏移量送AX，指令执行后，AX中 为2728 LEABX，［BP+SI］　；指令执行后，BX中的内容为BP+SI的值　 LEASP，［0482］　 ；使堆栈指针SP为482 问题：LEA指令与MOV指令有何区别？

30. （二）地址传送指令 LEA 指令与MOV 指令的区别： LEA SI，BUFF指令是将标号BUFF的偏移地址送入寄存器中； MOV SI，BUFF指令是将标号BUFF所指存储单元的内容送入SI。 0 LEA SI，BUFF； 执行后：（SI）=0002H 段起始地址 1 BUFF = 2 48 3 00 MOV SI，BUFF； 执行后：（SI）=0048H 4 FE 5 FF

31. 13 57 24 68 DS （二）地址传送指令 2.将地址指针装到DS和另一个寄存器的指令 • 语句格式：LDS OPD，OPS • 功能：LDS指令的功能是把4个字节的地址指针(其中包括一个段地址和一个偏移量)传送到两个目的寄存器，其中，地址指针的后两个字节即段地址一定送到DS中。 例：（DS）=C000H，（C2480H）=1357H，（C2482H）=2468H LDS SI，[2480] DS：2480H 57H DS：2481H 13H DS：2482H 68H SI DS：2483H 24H

32. （二）地址传送指令 3.将地址指针装到ES和另一个寄存器的指令 • 语句格式：LES OPD，OPS • LES指令与LDS指令的操作基本相同，所不同仅在于将源操作数所指向地址指针中的段基址(后两个字节)传送到ES段寄存器，而不是DS段寄存器。

33. （三）标志传送指令 1.读取标志指令 • 语句格式：LAHF • 功能：将标志寄存器的低8位送入AH寄存器。 • 该指令的执行对标志位无影响。 2.设置标志指令SAHF • 语句格式：SAHF • 功能：将AH的内容送入标志寄存器的低8位，高8位不变。从该指令功能可看出，SAHF为LAHF的逆过程。

34. （三）标志传送指令 3.对标志寄存器的压入堆栈指令和弹出堆栈指令 • PUSHF指令将标志寄存器的值压入堆栈顶部，同时，堆栈指针SP的值减2，此指令在执行时标志寄存器的值不变。 • POPF指令的功能正好相反，此指令在执行时从堆栈中弹出一个字送到标志寄存器中，同时堆栈指针SP的值加2。 • PUSHF和POPF指令一般用在子程序和中断处理程序的首尾，起保存主程序标志和恢复主程序标志的作用。

35. （四）输入/输出指令 1．输入指令IN • 输入指令用来从指定的外设端口寄存器取信息送入累加器。它有四种形式： （1）语句格式：IN AL，PORT 功能：（PORT）→AL （2）语句格式：IN AX，PORT 功能：（PORT）→AX （3）语句格式：IN AL，DX 功能：（[DX]）→AL （4）语句格式：IN AX，DX 功能：（[DX]）→AX • PORT指端口号，即端口寄存器地址。

36. （四）输入/输出指令 2. 输出指令 • 输出指令用来把累加器的内容送往指定的外设端口寄存器，它有四种形式： （1）语句格式：OUT PORT，AL 功能：（AL）→PORT （2）语句格式：OUT PORT，AX 功能：（AX）→PORT （3）语句格式：OUT DX，AL 功能：（AL）→[DX] （4）语句格式：OUT DX，AX 功能：（AX）→[DX]

37. （四）输入/输出指令 直接IN指令（口地址只能 8 位） IN AL ，50H IN AX ，80H 间接IN指令（口地址是16 位，也可8 位） MOV DX，0FFF2H IN AL ，DX 直接OUT指令（口地址只能 8 位） OUT 44H ， AL OUT 70H ， AX 间接OUT指令（口地址是16 位，也可8 位） MOV DX，87FEH MOV DX ，80H MOV AL ，40H OUT DX ，AL OUT DX ，AL

38. 4.2.2 算术运算指令 1.加法指令 • 不带进位的加法 ADD 格式：ADD DEST，SRC 功能：DEST+SRC DEST • 带进位的加法 ADC 格式：ADC DEST，SRC 功能：DEST+SRC+CF DEST • 加 1 指令 INC 格式：INC DEST 功能：DEST+1 DEST （不影响CF） 说明： • SRC：立即数、通用REG、M三种寻址方式，DEST：通用REG、M两种寻址方式。 • 立即数不能做目的操作数，DEST，SRC不能同为存储器寻址方式， 类型要一致，段寄存器不能做操作数。 • 这三条指令运算结果将影响状态标志位，但是INC指令不影响标志CF。

39. 4.2.2 算术运算指令 例如： ADDAL，50H　 ； AL和50H相加，结果放在AL中 ADDDI，SI　 ； DI和SI的内容相加，结果放在DI中　 ADD ［BX+DI］，AX　； BX+DI和BX+DI+1两个存储单元的内容和AX ; 中的内容相加，结果放在BX+DI和BX+DI+1所 ；指的存储单元中 例如： ADCAX，SI　 ； AX和SI中的内容以及CF的值相加，结果放在AX中 ADCDX，［SI］　； SI和SI+1所指的存储单元的内容和DX的内容 　　　　　　　　 ；以及CF的值相加，结果放在DX中

40. 4.2.2 算术运算指令 例如： INCAL　　　　 ； 将AL中的内容加1 INCCX　　　　　　　 ； 将CX中的内容加1 INCBYTE PTR［BX+DI+500］　； 将BX+DI+500所指的存储单元的内容加1 2.减法指令 • 不带借位减法 SUB 格式：SUB DEST，SRC； 功能：DEST - SRC DEST • 带借位减法SBB 格式：SBB DEST，SRC； 功能：DEST - SRC - CF DEST • 减 1 指令DEC 格式：DEC DEST ； 功能：DEST - 1 DEST • 求补指令NEG 格式：NEG DEST； 功能：0 - DEST DEST • 比较指令 CMP 格式：CMP DEST，SRC； 功能：DEST - SRC（只影响标志位，不回送结果，所影响的标志位见课本65页）

41. 4.2.2 算术运算指令 例如： SUBBX，CX ； 将BX中的内容减去CX中的内容，结果放在BX中 SUB[BP+2]，CL　； 将SS段的BP+2所指的单元中的值减去CL ； 中的值，结果放在BP+2所指的堆栈单元中 SUBAL，20　 ； AL中的数减去20，结果放在AL中 SUBWORD PTR [DI]，1000H ；DI和DI+1所指的两单元中的数减去1000H， ；结果放在DI和DI+1所指的单元中 例如： SBBAX，2030H　； 将AX的内容减去立即数2030H，并减去进位位CF的值　　　　　　　　 SBBWORD PTR [DI+2]，1000H　； 将DI+2和DI+3所指的　　 ；两单元的内容减去立即数1000H，并减去CF 　　　　　　　　　 ；的值，结果放在DI+2和DI+3所指的单元中

42. 4.2.2 算术运算指令 例如： DECAX　 ；将AX的内容减1，再送回AX中　　 DECBL　 ；将BL的内容减1，结果送回BL中　　 DECBYTE PTR ［DI+2］ ；将DI+2所指的单元的内容减1，结果送回此单元 例如： NEGAL　； 将AL中的数取相反数，送回AL NEGCX　； 将CX中的数取相反数，送回CX 例如： CMPAX，2000H　； 将AX的内容和2000H相比较，结果影响标志位 CMPAL，50H　 ； 将AL中的数和50H比较，结果影响标志位 CMPAX，［BX+DI+100］　； 将累加器和两个存储单元的数相比， ；单元地址由BX+DI+100和BX+DI+101指出 CMPDX，DI　； 将DX和DI的内容相比

43. 4.2.2 算术运算指令 3.乘法指令 • 乘法运算是双操作数运算，但是，在指令中却只指定一个操作数，另一个操作数是隐含规定的。 • 其中的操作数可以是寄存器操作数或存储器操作数，而隐含的为AL或AX。 • 指令格式： 无符号数乘法MUL SRC ；（AX） （AL）*（SRC）字节乘法 ；（DX，AX） （AX）*（SRC）字乘法 带符号数乘法IMUL SRC；操作同上 • 进行字节运算时，目的操作数必须是累加器AL，乘积在寄存器AX中。 • 进行字运算时，目的操作数必须是累加器AX，乘积在寄存器DX，AX中。

44. 4.2.2 算术运算指令 • 注意： • 乘法指令运算结果只影响状态标志CF、OF。 • SRC只能是通用REG或M寻址，不能是立即数。 • 只能是字节乘字节或字乘字。 • 存储器寻址时加类型说明，如 MUL BYTE PTR [BX]， • MUL WORD PTR [BX] • 例如： • MOV AL，0A3H ；（AL）=0A3H • MOV BL， 11H ；（BL）=11H • MUL BL ；（AX）=0AD3H

45. 4.2.2 算术运算指令 4.除法指令 • 指令格式： 无符号数除法DIV SRC 带符号数除法IDIV SRC • 在除法运算中，如果除数是8位的，则要求被除数是16位的；如果除数是16位的，则要求被除数是32位的。

46. 符号扩展指令： 字节扩展到字 CBW；将寄存器AL中的符号位扩展到寄存器AH 字扩展到双字 CWD；将寄存器AX中的符号位扩展到寄存器DX 7 AH 0 7 AL 0 CBW 0 15 DX 0 15 AX CWD 4.2.2 算术运算指令 • 注意： • 当除数是字节数据时，被除数必须放在AX中；当除数是字数据时，被除数必须放在DX，AX中。 • 除法指令运算结果对状态标志无定义。 • 8086/8088规定IDIV指令运算结果余数的符号与被除数相同。 • 当被除数位数不够时，需扩展到所需的位数，带符号数需进行符号位扩展。 • 若商超出字或字节表示的范围，自动产生 0 号中断

47. 19 压缩BCD: 0001 1001 + 08 + 0000 1000 27 0010 0001 + 110 (0010 0111)BCD AF=1 4.2.2 算术运算指令 5.十进制（或BCD码）运算调整指令 BCD码：用二进制编码的十进制数，又称二--十进制数 压缩的BCD码：用4位二进制数表示1位十进制数 例：(59)10 ＝(0101 1001)BCD 非压缩的BCD码：用8位二进制数表示1位十进制数 例：(59)10 ＝(0000 0101 0000 1001)BCD 问题的提出：

48. 4.2.2 算术运算指令 （1）压缩BCD码十进制调整指令 加法十进制调整指令 DAA（Decimal Adjust Addition） 功能：用于对两个压缩型BCD码相加之后的和（和必须放在AL中）进行调整，从而得到正确的压缩型BCD码。 • 调整方法： • 若(AL)低4位>9或AF=1，则(AL)+06H→(AL)，并使AF=1 • 若(AL)高4位>9或CF=1，则(AL)+60H→(AL)，并使CF=1 注意: *隐含的操作寄存器为AL *紧接在加法指令之后使用 * 影响除OF外的其余5个标志位

49. 0101 1001 59 +）0110 1000 68 1100 0001 C1 +）0110 0110 66 10010 0111 127 4.2.2 算术运算指令 例：进行BCD码加法运算59+68=127 MOV AL，59H MOV BL，68H ADD AL，BL DAA 加法运算结果为C1， AF=1，高4位大于9 加66H进行压缩BCD调整，AF=1，CF=1 减法十进制调整指令DAS 功能：用于对两个压缩型BCD码相减之后的结果（和必须放在AL中）进行调整，从而得到正确的压缩型BCD码。 调整方法：减法十进制调整方法与加法十进制调整方法类同，只是将加变为减。

50. 4.2.2 算术运算指令 （2）非压缩BCD码十进制调整指令 加法十进制调整AAA 功能：对两个非压缩BCD码相加之后的和（和必须放在AL中）进行调整 • 调整方法： • 若(AL)低4位>9或AF=1，则(AL)+06H→(AL)，(AH)+1，并使AF=1； • 屏蔽掉(AL)高4位，即(AL)←(AL)∧0FH； • CF←AF 注意: *隐含的操作寄存器为AL *紧接在加法指令之后使用 * 只影响AF和CF两个状态标志位