10 第5章-寻址方式和指令系统(第10次课.v2015)

;(AX) ← (DS:SI)
低地址
段首址 A000:0000
AX
AH
高字节
AL
A000:2000 低字节 A000:2001 逻辑地址
……
27 28
数据段
低字节 高字节
高地址
• 特点： – 由寄存器BX、BP、SI或DI，间接给出操作数的偏移地址； – 这种寻址方法可以用于一维表格处理。 – 默认方式下，操作数段地址取决于选择哪个间址寄存器： BX，SI，DI 默认在数据段
5) 相对基址变址寻址
• 存放操作数的有效地址(EA)是一个基址寄存器(BX、BP)和变 址寄存器(SI、DI)的内容再加上8位或16位的位移量之和。基 址寄存器选用BX，则段寄存器约定使用DS；基址寄存器选用 BP，则段寄存器约定使用SS;
EA = (基址寄存器) + (变址寄存器) + 位移量
34H 12H 低字节 高字节
(2) 寄存器寻址方式
• 操作数存放在指令规定的CPU内部的寄存器中， • 对于16位操作数可以是：AX、BX、 CX、DX、SI、DI、SP、BP、DS、 SS、ES、CS (CS不能作目的操作数）, • 对于8位操作数可以是：AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL; • 例如： MOV DS, AX MOV AH, BL
• 立即寻址、寄存器寻址、存储器寻址(直接、间接＋比例因子)
– 要求熟练掌握8086实地址方式下的寻址方式；
• 为什么需要多种寻址方式？
– 不同寻址方式实质上就是多种构成段内偏移量EA的方法 – CPU内部完成有效地址EA的计算并产生相应物理地址PA – EA由几个部分组成，可以适应多种数据结构访问的需要
;将AX中的内容送到DS ;将BX中的低8位送到AH
• 特点： – 操作数在寄存器中，不需要访问存储器，执行速度快； – 指令字长(目标代码)较短，常用于CPU内部传送数据；
(3) 存储器寻址方式
• 直接寻址 • 寄存器间接寻址 • 寄存器相对寻址(基址寻址、变址寻址) • 基址变址寻址(基址加变址寻址) • 相对基址变址寻址(带位移量的基址加变址寻址)
思考：汇编指令到机器指令的转换由谁完成？
5.2 寻址方式
• 概念：
– 指令寻址方式： 求得下一条要执行指令的地址的方法； – 操作数寻址方式： 指令中如何提供操作数或操作数地址的方式。
5.2.1 指令寻址方式
• 指令寻址的类型：
– 顺序寻址： 按指令存放的地址，顺序读取并执行指令的过程； – 转移地址寻址： 由指令字节包含的信息给出下一条指令的地址，或由 预先设置好的转移地址来获得下一条指令地址；
图5-2 操作码和寻址方式字节格式
•
寻址方式字节被分为三个域，分别为mod(方式)、reg(寄存器)、和r/m(寄存器/存储器)域，指 出两个操作数的存放地址、以及寻求存储器中操作数有效地址的方法；
思考：可变字长指令格式意味着什么，CPU如何正确读取指令？
参见P114： 表5-2、表5-3、表5-4
通用数据传送指令：MOV
• 指令格式：MOV DST, SRC; 操作：DST <― SRC 功能：实现CPU内部寄存器或寄存器与内存间数据传送 例: MOV AL, BL; MOV CX, [1000H]; MOV BL, 40
(1) 立即数寻址方式
• 操作数直接包含在指令字节中(代码段)，可以是8/16位，在取出指令的同 时也就取出了可以立即使用的操作数；
微型计算机原理与接口技术
（第十讲）
5 寻址方式和指令系统
• 指令系统的格式和编码
• 80x86的寻址方式
• 8086/8088 CPU的指令系统 • Intel 80x86系列CPU扩充的指令
5.1 指令系统的格式、编码
指令系统是指计算机所具有的各种指令的集合。 其中每条指令都对应着处理器要完成的一种规定的功能操作。 指令系统表征了计算机的基本功能
OP
AD1
两个源操作数、一个目的操作数及下一条指令地址
大 中 型 计 算 机
• 源操作数：参与指令操作的数据来源 • 目的操作数：指令操作后数据存储目的地 • 操作数存在形式：数值、存储地址(直接、间接等)
（参见 P114-115 操作码和寻址方式字节格式）
例：8086/8088指令编码格式
• 指令由1~6个字节组成，包括操作码、寻址方式以及操作数三个部分组成；
图5-1 8086/8088不同字长的指令格式类型
•
在操作码字节中第D1、D0位分别用于表示指令中数据传送的方向和操作数类型
位号 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D 操作码字节 W Mod Reg 寻址方式字节 R/m
D: 0 Reg -> R/m ; 1 Reg <- R/m; W: 0 8bit; 1 16bit;
MOV AX, [COUNT+DI]
DS×16＝40000H DI = 2000H COUNT = 3000H 45000H
;(AX) ← (DS : DI+COUNT)
A0000
段首址
操作码
00 30
AX
AH 高字节
AL 低字节
45000H
……
56 78
• 特点： – 使用寄存器BX、SI、DI时，段寄存器默认为DS，使用寄存 器BP时，段寄存器默认为SS； – 使用基址寄存器(BX、BP)时也称为基址寻址方式，当使用 变址寄存器(SI、DI)时也称为变址寻址方式； – 指令中可通过指定“段超越前缀”来访问其他段中的数据 – 该寻址方式常用于一维线性表的访问； • 例如： ;将DS段中EA=[BP+200H]的 2字节数据送到AX MOV AX, [COUNT+DI] ;COUNT为符号常量 MOV AX, COUNT[DI] ;这两条语句两者等价 MOV AX, [BX+200H]
参见P114：
例：传送指令 MOV
表5-2、表5-3、表5-4
• 指令格式：MOV DST(目的操作数), SRC(源操作数); 操作：DST <― SRC 实现CPU内部寄存器或寄存器与内存间数据传送(信息复制) 例: 汇编指令 机器指令 MOV AL, BL; 8A C3 10001010 11000011 MOV CX, [1000H]; 8B 0E 00 10 10001011 00001110 00000000 00010000 MOV [BX+SI+1000H], AX; 89 80 00 10 10001001 10000000 00000000 00010000
操作码
代码段
AX
AH
高字节
AL 低字节
12000H 12001H
……
67 45
00 20
数据段
低字节 高字节
高地址
•
•
特点： – 一般情况下，操作数存放在数据段，默认段寄存器为DS – 根据有效地址(EA)直接从主存中访问操作数，但地址不能 修改，因此直接寻址方式适用于处理单个变量 – 如果操作数在其它段(CS、SS、ES)，允许用“段超越前 缀”指定段名，其格式为：“段寄存器名：有效地址” 例如： MOV AX, ES: [1200H]
• 特点： – 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； – 两个寄存器都能修改，所以比直接变址方式更灵活，可用 于在二维数组中检索数组元素； 存储器
ARRAY+5 ARRAY+4 ARRAY+3 ARRAY+2 ARRAY+1 ARRAY
SI 元素 BX ARRAY
2、指令的地址格式
(1)零地址 (2)单地址 (3)二地址 (4)三地址 (5)四地址
OP
OP AD
OP AD1 AD2 OP
无需操作数或操作数隐含 同一个源/目的操作数， 或一个隐含 分别表示源/目的操作数
AD2
两个源操作数、 一个目的操作数 AD3 AD4
微 型 计 算 机
AD1 AD2 AD3
物理地址 : PA＝ (ES) ×10H + 1200H
2) 寄存器间接寻址
• 操作数在存储器中，操作数的有效地址(EA)由指令中指定的 寄存器给出(即，EA的值存放在CPU内部的寄存器中)。 EA = (寄存器) • 例如： MOV AX, [SI]
DS×16＝A0000H EA= SI = 2000H A2000H 物理地址
4) 基址变址寻址
• 存放操作数的有效地址EA是基址寄存器（BX或BP）的内容 加上一个变址寄存器(SI或DI)的内容;基址寄存器选用BX时， 则段寄存器约定使用DS；选用BP时，段寄存器约定使用SS;
EA = (基址寄存器) + (变址寄存器) • 例如：
MOV AX, [BX][SI] MOV AX, [BX+SI] ; EA= (BX+SI) ;这两条语句等价
• • • • 段内转移和段间转移 直接转移和间接转移 中断转移 INT 返回转移 RET JMP
5.2.2 操作数寻址方式
• 概念：
– 操作数：当CPU执行一条指令时，它要对数据完成某种特 定操作，这些数据称为操作数；源操作数、目的操作数； – 有效地址(EA)：存放操作数的段内偏移地址(偏移量) ； – 物理地址(PA)：存放操作数的存储器单元的实际地址；
1) 直接寻址
• 有效地址EA就包含在指令字节中，它存放指令操作码之后， 从有效地址中能获得操作数，默认从数据段中取操作数； 物理地址 : PA＝ (DS) ×10H + EA • 例如： MOV AX, [2000H] ;(AX) ← (DS:2000H)