《微处理器指令系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微处理器指令系统.ppt（58页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,第二章 微处理器指令系统,华北电力大学 计算机系 刘丽,2,2.6 控制转移类指令,8088CPU中，程序代码放在代码段，由CS:IP获得物理地址程序顺序执行时，CPU自动增量IP值当程序遇到分支、循环、子程序调用时，采用控制转移类指令修改CS和IP寄存器的值改变程序的执行顺序控制转移类指令重点掌握：JMP/Jcc/LOOP/JCXZ CALL/RET INT n/IRET 常用系统功能调用,3,目标地址的寻址方式,用于改变CS和IP，使程序跳转到目标地址,相对寻址方式指令代码中提供目的地址相对于当前IP的位移量，转移到的目的地址（转移后的IP值）就是当前IP值加上位移量直接寻址方式指令代
2、码中提供目的逻辑地址，转移后的CS和IP值直接来自指令操作码后的目的地址操作数间接寻址方式指令代码中指示寄存器或存储单元，目的地址从寄存器或存储单元中间接获得,用标号表达,用标号表达,用寄存器或存储器操作数表达,4,目标地址的寻址范围：段内寻址,段内转移近转移（near jump）在当前代码段64KB范围内转移（32KB范围）不需要更改CS段地址，只要改变IP偏移地址段内转移短转移（short jump）转移范围可以用一个字节表达，在段内128127范围的转移,5,目标地址的寻址范围：段间寻址,段间转移远转移（far jump）从当前代码段跳转到另一个代码段，8088支持在1MB范围内跳转需要
3、更改CS段地址和IP偏移地址目标地址必须用一个32位数表达，叫做32位远指针，它就是逻辑地址（CS:IP）,代码段,代码段,实际编程时，汇编程序根据目标地址的属性，自动处理成短转移、近转移或远转移 程序员可用操作符short、near ptr 或far ptr 强制成为需要的转移类型,6,2.6.1 无条件转移指令,只要执行无条件转移指令JMP，就使程序转到指定的目标地址，从目标地址处开始执行指令操作数label是要转移到的目标地址（目的地址、转移地址）JMP指令分成4种类型：段内转移、相对寻址 段内转移、间接寻址 段间转移、直接寻址 段间转移、间接寻址,JMP label；程序转向label
4、标号指定的地址,7,无条件转移指令JMP（jump）,JMP label;段内转移、相对寻址;IPIP位移量 JMP r16/m16;段内转移、间接寻址;IPr16/m16 JMP far ptr label;段间转移、直接寻址;IP偏移地址,CS段地址 JMP far ptr mem;段间转移，间接寻址;IPmem,CSmem2,演示,演示,演示,演示,演示,8,2.6.2 条件转移指令,条件转移指令Jcc根据指定的条件确定程序是否发生转移。其通用格式为：Jcc label；条件满足,发生转移；IPIP8位位移量；否则，顺序执行label是一个标号、一个8位位移量，表示Jcc指令后的那条指令
5、的偏移地址，到目标指令的偏移地址的地址位移Jcc只支持短转移的相对寻址方式，因而只能实现段内-128127的跳转,9,Jcc指令的分类,Jcc指令不影响标志，但要利用标志（表2-3）在Jcc之前，通常有CMP、TEST、加减运算、逻辑运算等指令根据利用的标志位不同，分成三种情况：判断单个标志位状态 比较无符号数高低 比较有符号数大小,Jcc指令实际虽然只有16条，但却有30个助记符 采用多个助记符，目的是为了方便记忆和使用,10,1.判断单个标志位状态,JZ/JE和JNZ/JNE利用零标志ZF，判断结果是否为零（或相等）JS和JNS利用符号标志SF，判断结果是正是负 JO和JNO利用溢出标志O
6、F，判断结果是否产生溢出 JP/JPE和JNP/JPO利用奇偶标志PF，判断结果中“1”的个数是偶是奇 JC/JB/JNAE和JNC/JNB/JAE利用进位标志CF，判断结果是否进位或借位,11,例2.19将AX中存放的无符号数除以2，如果是奇数则加1后除以2,问题：如何判断AX中的数据是奇数还是偶数？解答：判断AX最低位是“0”（偶数），还是“1”（奇数）。可以用位操作类指令用逻辑与指令将除最低位外的其他位变成0，保留最低位不变。判断这个数据是0，AX就是偶数；否则，为奇数将最低位用移位指令移至进位标志，判断进位标志是0，AX就是偶数；否则，为奇数将最低位用移位指令移至最高位（符号位），判断
7、符号标志是0，AX就是偶数；否则，为奇数,12,解答1 用JZ指令实现,test ax,01h；测试AX的最低位D0（不用AND指令，以免改变AX）jz even；标志ZF1，即D00：AX内是偶数，程序转移add ax,1；标志ZF0，即D01：AX内的奇数，加1even:shr ax,1；AXAX2,用右移一位的方法实现除以2本例中用RCR指令比SHR指令更好(AX=FFFFH)Incadd？,13,解答2 用JNC指令实现,mov bx,axshr bx,1；将AX的最低位D0移进CFjnc even；标志CF0，即D00：AX是偶数，程序转移add ax,1；标志CF1，即D01：AX
8、内的奇数，加1even:shr ax,1；AXAX2,还可用SAR、ROR和RCR指令,14,解答3 用JNS指令实现,mov bx,axror bx,1；将AX的最低位D0移进最高位（符号位SF）jns even；标志SF0，即D00：AX内是偶数，程序转移add ax,1；标志SF1，即D01：AX内的奇数，加1even:shr ax,1；AXAX2,错误！循环指令不影响SF等标志,15,例2.20 判断是否为字母Y,；寄存器AL中是字母Y（含大小写），则令AH0，否则令AH1cmp al,y；比较AL与小写字母yje next；相等，转移cmp al,Y；不相等，；继续比较AL与大写字母
9、Yje next；相等，转移mov ah,-1；不相等，令AH1jmp done；无条件转移指令next:mov ah,0；相等的处理：令AH0done:,16,例2.21 偶校验,；对DL寄存器中8位数据进行偶校验；校验位存入CF标志test dl,0ffh；使CF0，同时设置PF标志jpe done；DL中“1”的个数为偶数；正好CF0，转向donestc；DL中“1”的个数为奇数，设置CF1done:；完成,17,2.比较无符号数高低,无符号数的大小用高（Above）、低（Below）表示，需要利用CF确定高低、利用ZF标志确定相等（Equal）两数的高低分成4种关系，对应4条指令JB（
10、JNAE）：目的操作数低于（不高于等于）源操作数JNB（JAE）：目的操作数不低于（高于等于）源操作数JBE（JNA）：目的操作数低于等于（不高于）源操作数JNBE（JA）：目的操作数不低于等于（高于）源操作数,18,3.比较有符号数大小,判断有符号数的大（Greater）、小（Less），需要组合OF、SF标志、并利用ZF标志确定相等与否两数的大小分成4种关系，分别对应4条指令JL（JNGE）：目的操作数小于（不大于等于）源操作数JNL（JGE）：目的操作数不小于（大于等于）源操作数JLE（JNG）：目的操作数小于等于（不大于）源操作数JNLE（JG）：目的操作数不小于等于（大于）源操作数,
11、19,例2.22 求AX和BX的较大值，并将较大值放在WMAX内存单元,cmp ax,bx；比较AX和BXjae next；若AXBX，转移xchg ax,bx；若AXBX，交换next:mov wmax,ax,如果AX和BX存放的是有符号数，则条件转移指令应采用JGE指令,20,例2.22 求较大值（另解）,cmp ax,bx；比较AX和BXjae nextmov wmax,bx；若AXBX，wmaxBXjmp donenext:mov wmax,ax；若AXBX，wmaxAXdone:,21,例2.22 求较大值（另解对比）,cmp ax,bx；比较AX和BXjbe nextmov wma
12、x,ax；若AXBX，wmaxAXjmp donenext:mov wmax,bx；若AXBX，wmaxBXdone:,22,2.6.3 循环指令,一段代码序列多次重复执行就是循环8088设计有针对CX计数器的计数循环指令循环指令中的操作数label只能采用相对短转移寻址方式，转移范围较小（-128127）循环指令不影响标志,23,2.6.3 循环指令,LOOP label；循环指令；首先CXCX1；然后判断，若CX0，转移；相当于两条指令dec cx；jnz labelLOOPE label；相等循环：CXCX-1；若CX0且ZF=1，转移；同LOOPZ labelLOOPNE label；
13、不等循环：CXCX-1；若CX0且ZF=0，转移；同LOOPNZ labelJCXZ label；为0循环指令：如果CX0，则转移；JCXZ常用作循环程序的开始，使得在循环次数为0时跳过循环体,24,例2.23 数据块传送（字节）,；将数据段Sbuf指示的1KB数据传送到附加段的Dbuf缓冲区 mov cx,400h；设置循环次数：1K1024400Hmov si,offset sbuf；设置循环初值：SI指向数据段源缓冲区开始mov di,offset dbuf；DI指向附加段目的缓冲区开始（附加段）again:mov al,si；循环体：实现数据传送mov es:di,al；每次传送一个字
14、节inc si；SI和DI指向下一个单元inc diloop again；循环条件判定：循环次数减1，不为0转移（循环）,25,例2.23 数据块传送（字）,mov cx,200h；设置循环次数：1K2200Hmov si,offset sbuf；设置循环初值：SI指向数据段源缓冲区开始mov di,offset dbuf；DI指向附加段目的缓冲区开始（附加段）again:mov ax,si；循环体：实现数据传送mov es:di,ax；每次传送一个字add si,2；指向下一个（字）单元add di,2loop again；循环条件判定：循环次数减1，不为0转移（循环）,26,2.6.4 子
15、程序指令,子程序是完成特定功能的一段程序当主程序（调用程序）需要执行这个功能时，采用CALL调用指令转移到该子程序的起始处执行当运行完子程序功能后，采用RET返回指令回到主程序继续执行,演示,转移指令有去无回 子程序调用需要返回，其中利用堆栈保存返回地址,27,1.子程序调用指令CALL,根据子程序的调用范围和寻址方式，CALL指令分成4种类型（类似JMP）相对寻址的段内调用CALL指令，需要将IP压入堆栈，然后转移CALL label；段内调用、直接寻址；IP入栈：SPSP-2，SS:SPIP；实现转移：IPIP+16位偏移量间接寻址的段内调用CALL指令，需要将IP压入堆栈，然后转移CAL
16、L r16/m16；段内调用、间接寻址；IP入栈：SPSP-2，SS:SPIP；实现转移：IPr16/m16,28,1.子程序调用指令CALL,直接寻址的段间调用CALL指令，需要将CS和IP压入堆栈，然后转移CALL far ptr label；段间调用、直接寻址；CS入栈：SPSP-2，SS:SPCS；IP入栈：SPSP-2，SS:SPIP；实现转移：IPlabel偏移量，CSlabel段地址间接寻址的段间调用CALL指令，需要将CS和IP压入堆栈，然后转移CALL far ptr mem；段间调用、间接寻址；CS入栈：SPSP-2，SS:SPCS；IP入栈：SPSP-2，SS:SPIP；
17、实现转移：IPmem，CSmem+2实际编程中，汇编程序自动确定是段内还是段间，也可以采用near prt 或far ptr强制成为近调用或远调用,29,2.子程序返回指令RET,根据返回范围和有无参数，分成4种类型RET；无参数段内返回；弹出IP：IPSS:SP，SPSP2RET i16；有参数段内返回；弹出IP：IPSS:SP，SPSP2；调整指针：SPSP+i16，可以方便地废除若干执；行CALL指令以前的入栈操作RET；无参数段间返回；弹出IP：IPSS:SP，SPSP2；弹出CSSS:SP，SPSP2RET i16；有参数段间返回；弹出IP：IPSS:SP，SPSP2；弹出CSSS:
18、SP，SPSP2；调整指针：SPSP+i16，可以方便地废除若干执；行CALL指令以前的入栈操作,30,例2.24 编写一个子程序，将DL低4位中的一位16进制数转换成ASCII码,；子程序：将DL低4位的一位16进制数转换成ASCII码htoascprocand dl,0fh；只取DL的低4位or dl,30h；DL高4位变成3cmp dl,39h；是09，还是0Ah0Fh?jbe htoend；是09，转移add dl,7；是0Ah0Fh，加上7htoend:ret；子程序返回htoascendp,转换原理,；主程序：调用子程序mov dl,28hcall htoasc,31,2.6.5
19、中断指令和系统功能调用,中断（Interrupt）是又一种改变程序执行顺序的方法8088CPU支持256个中断，每个中断用一个编号（中断向量号）区别中断指令有3条：INT i8 IRET INTO本节主要掌握类似子程序调用指令的中断调用指令INT i8，进而掌握系统功能调用,32,1.中断指令,8088中断指令的地址寻址方法不同于其他控制转移类指令中断服务程序本身可以放在内存内任何位置，但起始地址则按照向量号顺序存放在最低000H3FFH的1KB物理存储器中，形成一个中断向量表指令中只要指明是第几个中断就可以转入该中断服务程序,33,INT i8,INT i8；中断调用指令：产生i8号中断；主
20、程序使用，i8表示中断向量号执行操作：入栈保存FLAGS：SP SP2，ss:sp FLAGS 入栈保存返回地址：SP SP2，ss:sp CSSP SP2，ss:sp IP 转中断处理程序：IP n4CS n42,34,IRET,IRET；中断返回指令：实现中断返回；中断服务程序使用；指令执行的过程基本上是INT指令的逆过程执行操作：从栈顶弹出内容送入IP，IP ss:sp，SP SP2再从新栈顶弹出内容送入CS，返回地址出栈：csss:sp，SP SP2 从新栈顶弹出内容送入标志寄存器：FLAGS ss:SP，SP SP2,35,INTO,INTO；溢出中断指令；若溢出标志OF=1，产生4
21、号中断，否则顺序执行；中断类型为4执行操作：若OF=1（有溢出），才引起中断，则：入栈保存FLAGS：SP SP2，SP:SP FLAGS 入栈保存返回地址：SP SP2，SP:SP CSSP SP2，SP:SP IP 转中断处理程序：IP 44=10H，CS 442=12H,36,2.系统功能调用方法,IBM PC系列机中的ROM-BIOS和DOS操作系统提供了丰富的中断服务程序让程序员使用 汇编程序提供给汇编语言程序员的功能非常有限程序员需要利用ROM-BIOS和操作系统提供的资源系统功能调用是程序设计的一个重要方面,37,系统功能调用步骤,ROM-BIOS和DOS系统功能调用步骤的方法一
22、样，通常按照如下4个步骤进行：在AH寄存器中设置系统功能调用号 在指定寄存器中设置入口参数 用中断调用指令（INT i8）执行功能调用 根据出口参数分析功能调用执行情况,38,3.DOS输入输出功能调用,DOS利用21H号中断提供给用户近百个系统功能，主要包括设备管理、目录管理和文件管理三个方面,39,02H号DOS功能调用,将在显示器当前光标位置显示DL给定的字符，且光标移动到下一个位置当输出响铃字符（ASCII码为07H），退格字符（08H），回车字符（0DH）和换行字符（0AH），该功能调用可以自动识别并进行相应处理该调用会破坏AX内容,；显示一个问号“？”mov ah,02h；设置功能
23、调用号mov dl,?；设置入口参数int 21h；功能调用,40,例2.25 回车换行的子程序,crlfprocpush ax；保护寄存器push dxmov ah,2mov dl,0dh；回车功能的ASCII码是0DHint 21hmov ah,2mov dl,0ah；换行功能的ASCII码是0AHint 21hpop dx；恢复寄存器pop axretcrlfendp,41,09H号DOS功能调用,输出一个字符串 功能调用号：AH09H 入口参数：DS:DX欲显示字符串在内存中的首地址（逻辑地址形式：DS段地址，DX偏移地址）内存中的字符串以ASCII码形式保存，最后必须添加一个“$”结
24、尾（并不显示）功能调用：INT 21H 出口参数：无会破环DX内容。无出口参数,42,例2.26 提示按任意键继续,；在数据段定义要显示的字符串msgkeydb Press any key to contiune,$；在代码段编写程序mov ah,9mov dx,offset msgkey；设置入口参数：；DS数据段地址（假设已经设置好）；DX字符串的偏移地址int 21h,43,0aH号DOS功能调用,等待用户输入一个或多个字符，最后用回车确认，输入字符的ASCII码顺序放在DS:DX指定的内存缓冲区，并在屏幕回显使用0AH调用，应事先定义好缓冲区，并注意缓冲区格式第一字节填入最多欲接受的字
25、符（1255，包括最后回车）留出第二字节用于存放功能调用时实际输入的字符个数（不包括回车）第三字节开始为实际输入字符的ASCII码，应留够最大字符数所要求的空间实际输入的字符多于定义数时，多出字符被丢掉，最后一个字符是回车符（0DH）,44,例：定义0A功能使用的缓冲区,buffer df 9；最大字符9（含回车）db 0；实际输入字符（不含回车）db 9 dup(0)；开始存放，dup是重复操作，重复内容在括号内假设某次执行0AH功能调用时，从键盘按下“abcd”和回车则buffer内依次是09H 04H 61H 62H 63H 64H 0DH 00H 00H 00H 00H,45,4.RO
26、M-BIOS输入输出功能调用,ROM-BIOS也以中断服务程序的形式，向程序员提供系统的基本输入输出程序ROM-BIOS功能更基本，且与操作系统无关当DOS没有启动或不允许使用DOS功能调用时，可以使用ROM-BIOS功能调用,当用户按键后，该调用返回键值代码AX，如果按下标准ASCII码键，AL=ASCII码，AH=扫描码按下扩展键：AL=00H，AH=键扩展码；按下“ALT+小键盘数字按键”：AL=ASCII码，AH=00H,通常使BX=0,46,例2.27 用ROM-BIOS功能调用显示按下的标准ASCII码字符,mov ah,0；子功能号：AH0int 16H；键盘功能调用（INT 1
27、6H）；出口参数（也是下一个功能调用的入口参；数）：AL按键的ASCII码mov bx,0；入口参数：BX0mov ah,0eH；功能号：AH0EHint 10H,47,2.7 处理器控制类指令,用来控制CPU的状态，使CPU暂停、等待或空操作等NOP；空操作指令，等同于“xchg ax,ax”指令；不执行任何操作，但占用一个字节存储单元，空耗一个；指令执行周期，常用于程序调试；如需预留指令空间用NOP填充，代码空间多余也用其填充；还可以实现软件延时SEG:；段超越前缀指令：CS:，SS:，DS:，ES:HLT；暂停指令：CPU进入暂停状态，CPU不进行任何操作；CPU发生复位或发生外部中断时
28、，CPU脱离暂停状态。；中断使CPU脱离暂停状态，返回执行HLT的下一条指令；HLT可用于程序等待中断；当程序必须等待中断时，可用HLT，而无需软件死循环还有其他指令：LOCK ESC WAIT,48,END,49,目的地址相对寻址方式,50,目的地址寄存器段内间接寻址方式,51,目的地址存储器段内间接寻址方式,52,目的地址段间直接寻址方式,53,目的地址存储器段间间接寻址方式,54,条件转移指令的含义,JZ/JEJump on Zero/EqualJNZ/JNEJump on Not Zero/EqualJSJump on SignJNSJump on Not SignJP/JPEJump
29、 on Parity/Parity EvenJNP/JPOJump on Not Parity/Parity OddJOJump on OverflowJNOJump on Not OverflowJC/JB/JNAEJump on Carry/Below/Not Above or EqualJNC/JNB/JAEJump on Not Carry/Not Below/Above or EqualJBE/JNAJump on Below or Equal/Not AboveJNBE/JAJump on Not Below or Equal/AboveJL/JNGEJump on Less/No
30、t Greater or EqualJNL/JGEJump on Not Less/Greater or EqualJLE/JNGJump on Less or Equal/Not GreaterJNLE/JGJump on Not Less or Equal/Greater,55,奇偶校验,奇偶校验是计算机中最常使用的校验方法，因为不论用硬件还是用软件都很容易实现偶校验：如果数据中“1”的个数不是偶数，则校验位是1，使得包括校验位在内的数据中“1”的个数为偶数；否则，校验位为0奇校验：如果数据中“1”的个数不是奇数，则校验位是1，使得包括校验位在内的数据中“1”的个数为奇数；否则，校验位为0,56,主程序与子程序,CALL label,主程序,RET,子程序,回到CALL指令后的指令处返回地址,57,十六进制数转换为ASCII码的原理,58,主程序与中断服务程序,主程序,IRET,中断服务程序,断点,中断请求,中断请求可以来自处理器外部的中断源，也可以由处理器执行指令引起：例如执行INT i8指令。,
