计算机硬件基础 -童世华 第5章 指令系统.pptVIP

第5章 指令系统 计算机系统主要由硬件和软件两部分组成。所谓硬件就是指由CPU、存储器以及外部设备等组成的实际装置。软件则是为便于用户使用计算机而编写的各种程序和数据的集合，它实际上由一系列的机器指令组成。不同的处理器都有着不同的指令系统，学习和掌握指令系统的使用对于编程指挥计算机操作至关重要，本章将着重探讨指令系统的一般规律和特点,深入的内容会在后继课程中详细学习。 5.1 指令系统概述 程序是指令的有序集合，指令是程序的组成元素，通常一条指令对应着一种基本操作。一个计算机能执行什么样的操作，能做多少种操作，是由该计算机的指令系统决定的。一个计算机的指令集合，就是该计算机的指令系统。每种计算机都有自己固有的指令系统，互不兼容。但同一系列的计算机其指令系统是向上兼容的。 每条指令由两部分组成：操作码字段和地址码字段。格式如图5-1所示：操作码操作数（地址码） 5.2 寻址方式 寻址方式是指如何在指令中表示一个操作数的地址以及如何确定下一条将要执行的指令地址。前者称为操作数寻址，后者称为指令寻址。寻址方式是指令系统中的一个重要内容，与硬件结构密切相关。尤其对于使用汇编语言编写程序的人来说，了解寻址方式在明确数据的流向以及计算指令的执行时间等方面都是非常重要的。 不同系列的微处理器，其寻址方式不完全相同，但其原理基本上是一样的。本节以8088/8086为例，介绍各种寻址方式。 5.2.1 操作数寻址 操作数寻址也叫数据寻址，是指寻找和获得操作数或操作数存放地址，是形成操作数有效地址的方法。机器执行指令的目的就是对指定的操作数完成规定的操作，将操作结果存入规定的地方。因此，如何获得操作数的存放地址及操作结果的存放地址就是一个很关键的问题。8088/8086 CPU有多种方法来获取操作数的存放地址及操作结果的存放地址，这些方法统称为数据寻址方式。 1.立即寻址方式 寻找的操作数紧跟在指令操作码之后，也就是说地址码字段存放的不是操作数的地址，而是操作数本身。 立即寻址方式的特点是：指令执行的时间很短，因为不需要访问存储器获取操作数，从而节省了访问存储器的时间；立即寻址方式的使用范围很有限，主要用于给寄存器赋初值。 【例5-1】 MOV AX，67 指令执行后，（AX）=67。 2.寄存器寻址 寻找的操作数存放在某个寄存器中，在指令中指定寄存器号。这里的寄存器可以是8位的（AL，AH，BL，BH，CL，CH，DL，DH），也可以是16位的（AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP）。 【例5-4】MOV AX，BP 这条指令的执行结果是将寄存器BP中的内容送到寄存器AX中。如果执行前（AX）=0000 H，（BP）=1122 H，则指令执行后（AX）=1122H，BP中的值不变。这条指令的执行情况如下图所示。 3.直接寻址方式 寻找的操作数的有效地址在指令中直接给出，即指令中直接给出的16位偏移地址就是操作数的有效地址。该有效地址存放在代码段中的指令操作码之后，其中低8位为低地址，高8位为高地址。但如果没有特殊说明，操作数通常存放在数据段中，所以必须求出操作数的物理地址，然后再访问存储器才能够获得操作数。 【例5-5】 MOV AX， 如果（DS）=3000H，（31000H）=56H，（31001H）=34H。操作的示意图如下图所示。指令执行完以后，（AX）=3456H。 4.寄存器间接寻址方式 寄存器间接寻址方式是指操作数的有效地址在基址寄存器（BX、BP）或变址寄存器（SI、DI）中，而操作数的则在存储器中。寄存器间接寻址方式与寄存器寻址方式的区别在于指令中指示的寄存器中的内容不是操作数，而是操作数的偏移地址。 寄存器间接寻址方式的特点是：指令中给出的寄存器号必须使用方括号[ ]括起来，以便和寄存器寻址方式相区别；由于寄存器中存放的是操作数的偏移地址，因此指令在执行过程中要访问存储器一次。 【例5-7】 MOV AX，[BX] MOV AX，[SI] 其中“[BX]”、“[SI]”都是寄存器间接寻址方式。 【例5-8】 MOV AX，[BX] 如果（DS）=3000H，（BX）=1010H， （31010H）=12H，（31011H）=24H。 则操作数的20位物理地址=30000H+1010H=31010H，操作的示意图如下图所示。31010H存储器AX30000H12H24H数据段 指令执行完以后，（AX）=2412H。 5.寄存器相对寻址 操作数的偏移地址是指令中指定间址寄存器的内容与指令中给出的一个8位或16位偏移量之和。操作数默认位于那个段中