第三章指令系统及寻址方式

第三章指令系统及寻址方式

一、教学内容

1.指令格式

2.指令寻址方式

3.指令系统

二、要求掌握指令的书写格式、指令的寻址方式和每一条指令的作用。

三、重点掌握指令的寻址方式和每一条指令的功能作用。

四、难点在于理解和掌握指令的寻址方式，怎样找到操作数所在存储单元的存放地址以及运用指令编程的技巧等。

五、本章分为4讲，每讲2学时。

第一讲指令寻址方式

1．指令的书写格式

指令有两种书写格式：

?机器指令：由一串二进制数描述

?符号指令：用英文字母缩写词描述。符号指令的书写格式如下：

标号：操作助记符 [目的操作数][，源操作数]；注释

几点说明：

1）标号—表示某一条指令所在存储单元的首址。标号应由字母打头，后跟字母、数字及特殊字符均可，但不能用关键字。

标号的用法：

①标号一般放在子程序（子过程）的第一条指令的开头；

②标号一般放在转移指令要转去的目的地的第一条指令的开头。

③标号一般放在其他符号定义的前面。

2）指令助记符（操作助记符）：MOV；ADD；SUB；END。

3）操作数—有源操作数和目的操作数，他们之间用“,” 分隔。操作数也可有可无。

2．数据寻址方式

一般在指令中包含有操作码和操作数，怎样找到指令中的操作数和操作数所在的地址，这就是寻址方式。

1）立即寻址

操作数直接包含在代码段的指令中。

如： MOV EAX，H

MOV BX，6688H

MOV AX，1234H

?立即数只能作为源操作数

?立即寻址主要用来给通用寄存器或存储器赋值

?不允许给段寄存器直接赋值

2）寄存器寻址

操作数在寄存器中。

32位寄存器：EAX、EBX、ECX、EDX、

ESP、EBP、 ESI、EDI

16位寄存器：AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、

DI、CS、DS、SS、ES、FS、GS

8 位寄存器：AH、AL、BH、BL、

CH、CL、DH、DL

如： MOV AX，BX

MOV EDI，ESI

MOV AL，CL

3）存储器寻址

操作数在存储器中，其地址由指令以某种方式指出。

① 16位指令模式下的存储器寻址

16位指令模式寻址结构由4部分组成：段基址×10H＋基址＋变址＋偏移量基址：BX、BP ，变址：SI、DI ，偏移量：8位或16位

如果有效地址在BX，SI或DI中，则以DS寄存器内容为段基址；

如果有效地址在BP中，则以SS段寄存器的内容为段基址。

如果使用段超越（CS：ES：DS：SS：），前缀操作数可以放在冒号前指定的段。例如：MOV ES：[DI]，AL

MOV ES：2000H， AL

其中ES为前缀字节，产生目标码时，它将放在MOV指令的前面，即：

26 ES：

8805 MOV[DI]，AL

亦即：268805 MOV ES：[DI]，AL

16位指令模式寻址方式: 直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址寻址、相对基址变址寻址。

?直接寻址

操作数在存储器单元中。

操作数所在的有效地址EA直接由指令指出。

例1 MOV AX，[3000H]

例2 MOV BL，BLOCK

例3 MOV BX，DATA1

?寄存器间接寻址

操作数的有效地址在BX、BP或SI、DI中，EA可表示为

(BX)

(BP)

(SI)

(DI)

EA=

例1 MOV AX，[BX]

例2 MOV DL，[SI]

?寄存器相对寻址

操作数在存储单元中，其有效地址EA可表示为(BX)

(BP) 8位偏移量

(SI) 16位偏移量

(DI)

EA=

例1 : MOV AL，[BX＋4000H]

亦可写成： MOV AL，4000H[BX]

例2 : MOV AX，[BP+2000H]

?基址变址寻址

操作数在存储单元中，其有效地址EA 可表示为

例1 MOV AX ，[BX ＋SI] 或写成： MOV AX ，[BX][SI] 例2 MOV AX ，[BX+DI] 例3 MOV AX ，[BP+SI] 例4 MOV AX ，[BP+DI] ? 相对基址变址寻址

操作数在存储单元中，其有效地址EA 可表示为 例1: MOV AX ，[BX ＋SI ＋1500H] 或写成 : MOV AX ，1500[BX][SI] 例2 : MOV AX ，[BP+DI+1000H] ② 32位指令模式下的存储器寻址

32位指令模式寻址结构由5部分组成：段址＋基址＋变址﹡比例因子＋偏移量

其中基址寄存器或变址寄存器可以是除ESP 以外的任何32位通用寄存器。当基址寄存器为EBP 时，默认段寄存器SS 存放段选择符，否则，默认DS 存放段选择符。也可使用段超越前缀来指定。比例因子为1，2，4，8。偏移量为8位或32位。

? 直接寻址，有两种书写格式

? 指令中直接写出操作数所在存储单元的32位有效地址（EA ），注意：

段超越前缀不能省略，否则，会出现寻址错误。

如：MOV

EAX ，DS ：[H]

? 用变量名代表存储单元的有效地址

如：把数据段中以BUF 命名的双字单元的内容送到EAX 。

(BX) (SI) (BP) (DI)

EA=

(BX) (SI) 8位偏移量

(BP) (DI) 16位偏移量

EA=

MOV EAX，DS：BUF

MOV EAX，BUF

?寄存器间接寻址

操作数的有效地址由EA（EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP）指定。

如：MOV EBX，UBF

MOV EAX，[EBX]

?相对基址寻址

操作数的有效地址由EA（EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP）+ 偏移量（8、32）指定。

如：MOV EAX，NUM ；NBM有效地址

MOV EDX，[EAX+80H]

?变址寻址，有两种格式

?有比例因子的变址寻址

如：MOV EBX，[ESI×4+80H]

?无比例因子的变址

MOV EBX，[ESI+80H]

?基址加变址寻址，有两种格式

?有比例因子的基址加变址寻址

如：MOV EAX，[EBP+ESI×4+80H]

?无比例因子的基址加变址寻址

如：MOV EAX，[EBP+ESI+80H]

3．程序地址寻址方式

1）相对寻址

相对寻址为段内寻址，指令中给出带符号的相对偏移量，程序目标地址为当前IP值加上相对偏移量作为偏移地址。

例如：

地址机器码助记符

1D24：0100 8BF7 MOV DI，SI

1D24：0102 EB02 JMP SHORT NEXT

1D24：0104 8ACA MOV CL，DL

1D24：0106 8AC3 NEXT： MOV AL，BL

2）直接寻址

直接寻址是指指令中直接给出转移指令的目标地址。在段间转移中，指令中给出目标段地址或代码段的段描述符。

例如：

地址机器码助记符

1D24：0010 8BF7 MOV DI，SI

1D24：0012 EA0A00251D JMP FAR PTR NEXT

3）间接寻址

间接寻址分段内和段间间接寻址，指令中以间接方式给出转移指令的目标地址，通常存放在数据段。采用（E）BP寻址，指令目标地址放在堆栈段。使用段超越前缀，也可以存放在其他段。

下面的例子为段间间接转移指令。BX中存放的是符号地址BUF的偏移地址BUF——双字类型。在BUF所指的存储单元中存放着CODE2段中标号NEXT的段基址和偏移地址（1D25：0008）。

4．堆栈地址寻址方式

用途：暂存数据，自动保护中断断点、调用过程断点等，堆栈的存取方式是：采用先进后出规则。使用PUSH 指令将数据压入堆栈，使用POP指令数据弹出堆栈。

1）字数据进栈步骤:

?（E）SP－1→（E）SP

?高8位→堆栈

?（E）SP－1→（E）SP

?低8位→堆栈

2）字数据出栈步骤:

?栈顶内容→目标寄存器或目标单元的低8位

?（E）SP＋1→（E）SP

?栈顶内容→目标寄存器或目标单元的高8位

?（E）SP＋1→（E）SP

第二讲指令格式

指令基本格式：[标号：] 助记符目的操作数，源操作数；注释

?标号可有可无；

?助记符必有，如：ADD ，MOV，IN，OUT。

?操作数（目的操作数，源操作数）可有可无。

操作数：寄存器、存储器、立即数。

1．通用寄存器

8位：AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL

16位：AX，BX，CX，DX，SI，DI，SP，BP

32位：EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI， ESP，EBP

2．存储器操作数

需要通过寄存器间接寻址，来到操作数所在存储单元的地址。

16位间接寻址的寄存器有：BX，BP，SI，DI；

32位间接寻址的寄存器有：EAX，EBX，ECX， EDX，ESI，EDI， EBP。3．存储器操作数缺省数据类型：

8位指令操作为：字节类型；

16位指令操作为：字类型；

32位指令操作为：双字型；

在使用中如要改变地址表达式的类型，可使用PTR伪指令来定义。

如：字节型 BYTE PTR [Reg]

字型WORD PTR [ Reg]

双字型 DWORD PTR [Reg]

如：INC WORD PTR [BX]

4．段寄存器操作数(Seg)

为16位的段寄存器： CS，DS，ES，SS，FS，GS。

5．立即数（imm)

只能作为源操作数，其数据类型由目的操作数来决定。如果采用十六进制表

示立即数，当大于9时，A~F的数必须在前面加“0”，后面加“H”。

对指令的分析应注意以下4点：

?指令的功能；

?适用于指令的寻址方式；

?指令对标志位的影响；

?指令长度和执行时间。

第三讲指令系统

按功能分类：

?数据传送指令

?算术运算指令

?逻辑运算指令

?控制转移类指令

?串操作指令

?输入/输出指令

?处理器控制指令

?中断指令与DOS功能调用

1．数据传送指令

数据传送指令包括通用数据传送、地址传送指令、标志寄存器传送指令、符号扩展指令和扩展传送指令等。

1）通用数据传送指令

①传送指令格式：MOV Dest, Source

如：MOV AL，CL

MOV BX，[SI]

MOV EAX，EBX

MOV AX，0D56BH

MOV EAX，[EBX+ESI]

②交换指令

交换操作数的数据类型：字节型、字型、双字型。允许通用寄存器之间，通

用寄存器与存储器之间交换数据。

格式： XCHG DEST，SRC

如：XCHG EAX，EBX；32位交换

XCHG AX，[SI]；存储器与寄存器交换

XCHG AL，DL；8位交换

③字节交换指令

格式： BSWAP 32位寄存器

功能：将位31 ~ 位24 与位7 ~ 位0 交换，位23 ~ 位 16 与位15 ~ 位8交换

④查表指令

格式： XLAT 表头变量名

功能：取出 DS：[BX+ AL] 中的1个字节送给AL ，或者取出DS：[EBX+AL]中的1个字节送给AL。

⑤扩展传送指令

格式： MOVSX DEST，SRC

MOVZX DEST，SRC

如： MOV BL，80H

MOVSX AX，BL ; AX=FF80H

MOVZX AX，BL ;AX=0080H

2）堆栈操作指令

堆栈是人为定义的一块内存空间，用来暂存数据的。堆栈能自动保护中断断点和现场以及调用子过程的断点和现场等。对数据的存取按照“先进后出”的规则进行。堆栈的栈底在高端地址单元，栈顶为低端地址。当数据进栈后，栈顶向低端地址下浮；当数据出栈后，栈顶向高端地址上浮。

①压栈指令 : PUSH SRC

如： PUSH AL

PUSH AX

PUSH EAX

PUSH DS

PUSH [SI]

PUSH DWORD PTR [SI]

PUSH 1234H

PUSH 80H

②出栈指令： POP DEST

如： POP 80H

POP 1234H

POP DWORD PTR [DI]

POP [DI]

POP DS

POP [EAX]

POP AX

POP AL

3）地址传送指令

① LEA (Load Effective Address)有效地址送寄存器

② LDS (Load DS with Pointer) 指针送寄存器和DS

③ LES (Load ES with Pointer) 指针送寄存器和ES 这组指令将地址送到指定的寄存器中。

4）标志寄存器传送指令(Flag Register transfers)

① LAHF (Load Register AH with Flags)标志送AH

② SAHF (Store AH into Flags) AH送标志寄存器

③ PUSHF(PUSH the Flags)标志入栈

④ POPF(POP the Flags)标志出栈。

2．算术运算类指令

1）加法指令

加法指令有：

① ADD (add) 加法指令

② ADC (Add with Carry) 带进位的加法指令

③ INC (increment) 加1指令。

2）减法指令

减法指令有：

① SUB (subtract) 减法指令

② SBB (subtract with borrow) 带借位的减法指令

③ DEC (decrement) 减1指令

④ NEG (negate) 求补指令

⑤ CMP (compare) 比较指令。

3）二进制整数的乘、除运算指令及符号扩展指令

进制整数的乘、除运算指令及符号扩展指令包括：

① MUL (Unsigned Multiple)无符号数乘法

② IMUL (Signed Multiple)带符号数乘法

③ DIV (Unsigned Divide)无符号数除法

④ IDIV (Signed Divide)带符号数除法

⑤ CBW (Convert Byte to Word)字节转换为字

⑥ CWD (Convert Word to Double word)字转换为双字。

3．逻辑运算与移位指令

这类指令包括逻辑运算指令和移位指令，它用于直接对寄存器或存储器操作数的二进制位进行操作。

1）逻辑运算指令

①逻辑非

?格式： NOT 操作数

?功能：对操作数按位求反，结果送操作数存放。

?寻址方式：除立即寻址之外的任意寻址方式。

?该指令不影响标志位。

②逻辑与

?格式：AND 目的操作数，源操作数

?功能：该指令对两个操作数按位进行逻辑“与”运算。即只有当对应位均为1时，与的结果才是1，否则为0。“与”运算后的结果送目的操作数。

?目的操作数可以是寄存器寻址和存储器寻址。源操作数可以是立即数、

寄存器数和存储器操作数。

?“与”运算使标志CF=0，OF=0，根据运算结果影响PF，SF，ZF标志，对AF标志未作定义。

③逻辑或

?格式：OR 目的操作数，源操作数

?功能：两个操作数按二进制位进行逻辑“或”运算。进行“或”运算的两位只要有1，结果为1，否则为0。“或”运算结果送回目的操作数。

?目的操作数可以是累加器和任意通用寄存器、存储器操作数。源操作数可以是立即数、寄存器和存储器操作数。

?“或”运算使标志CF=0，OF=0，根据运算结果影响PF，SF，ZF标志，对AF标志未作定义。

?其寻址方式与AND指令相同。

④异或指令

?格式：XOR 目的操作数，源操作数

?功能：源操作数与目的操作数按二进制对应位进行异或，若对应的二进制位相同(同为1或同为0)结果为0，不同则结果为1。

?目的操作数可以是累加器、任意通用寄存器和内存操作数。源操作数可以是立即数、寄存器和内存操作数。

?该指令使标志位CF=OF=0，PF、SF、ZF根据运算的结果决定。AF未作定义。

2）移位指令

?移位指令包括算术移位、逻辑移位和循环移位。

?逻辑移位指令把操作数当成二进制位串。因此，移位指令以及循环移位指令也把操作数当成二进制位串。

?这些指令的目的操作数可以是寄存器或内存操作数，源操作数用来指定移位的位数。

?如果只移1位(次)，移动次数可以直接用1表示。

?如果移位的位数超过1位，则应先将移位次数传送给寄存器CL，然后用CL表示移动次数。

①算术左移指令

格式： SAL 目的操作数，移动次数

功能：该指令将目的操作数当作二进制位串，把目的操作数的内容向左移动指定的位数(由移动次数给出)，每左移一位，最低位补0，最高位移入进位标志CF。当指令规定的移位次数等于1时，移位后，如CF与操作数的最高位不同，则OF=1(说明溢出)，否则OF=0；移位计数值不等于1，OF不确定。这条指令还将影响PF、SF、ZF标志，AF标志未定义。

对于算术左移，每移一位相当于操作数乘2。

②算术右移指令SAR

格式：SAR 目的操作数，移动次数

功能：将指定的目的操作数的值按二进制位串从最低位开始向右移动指定次数。每移动1次，最低位被移出，并送标志位CF，最高位由符号位来填补(即原来的目的操作数最高位为1，移动后最高位仍然为1，否则为0)。

操作数每右移一位，相当于该数被2除。

③逻辑左移指令SHL

格式：SHL 目的操作数，移动次数

功能：与算术左移指令完全一样。

④逻辑右移SHR指令

格式：SHR目的操作数，移动次数

功能：将目的操作数按二进制位从最低位开始向右移动指定的位数，每向右移动1次，被操作数的最低位进入CF标志，最高位补0。

⑤循环移位指令

8086的循环移位指令有：

ROL DEST，CNT ；循环左移

ROR DEST，CNT ；循环右移

RCL DEST，CNT ；带进位循环左移

RCR DEST，CNT ；带进位循环右移

CNT代表移位次数，当移1位时，可在CNT处可直接写1，当移位次数超过1次时，必须先将移位次数送CL，然后在CNT处写CL。DEST表示目的操作数。

4．串操作指令

串操作指令是用一条指令实现对一串字符或数据进行操作。其中有5条基本的串操作指令和1条重复前缀。

当重复前缀加在这些指令前面时，可实现重复串操作。它们常用于循环结构。

存储器中的字节序列或字序列叫做串(String)。串操作指令就是每次对串中的一个元素进行操作的指令。

如果在串操作指令前加上重复前缀，那么，就可以由硬件重复执行该串操作指令，使操作效率大大提高。

注意，重复前缀只能配合串操作指令使用。

格式：重复前缀串操作指令

5．控制传送指令

计算机的指令一般是按顺序逐条地执行。为了实现分支与循环结构的程序设计，提供了一组转移指令，共有18条。

条件转移指令的基本格式为：

J××目标

1）条件转移指令

条件转移指令可分为3类：简单条件转移指令、无符号数条件转移指令、有符号数条件转移指令。

①简单条件转移指令(单标志条件转移指令)

②无符号数条件转移指令。

可用CMP指令比较两个无符号数A、B的大小。

指令的操作是A-B，根据标志位的状态判断两数的大小，其转移指令如表所示。

③有符号数条件转移指令。

可用CMP指令比较两个有符号数A、B的大小。

指令的操作是A-B，根据标志位的状态判断两数的大小，其转移指令如表所示。

6．CPU控制指令

这类指令包括状态标志操作指令、与外部事件同步指令及空操作指令。除了第一类指令外，均不影响标志位。