指令系统与汇编语言
第4章 指令系统与汇编语言本章讨论的内容主要包括：
�指令格式
�寻址方式
�PC指令系统
�汇编语言程序设计
�CISC与RISC
4.1 指令格式
4.1.1 概述
�机器指令与 指令系统
�计算机的性能与它所设置的指令系统有很大的关系，而指令系统的设置又与机器的结构密切相关�计算机软件、硬件的界面之一
�指令系统的发展
�CISC ( Complex Instruction Set Computer )
复杂指令系统计算机
�RISC ( Reduced Instruction Set Computer )
精简指令系统计算机
�设置指令系统的要求
�完备性、有效性、规整性、兼容性
4.1.2 指令格式的描述
1. 指令信息
4.1.3 指令设计
1. 指令长度的影响因素
�内存大小与组织
� CPU数据总线宽度
� CPU内部寄存器的数量
�寻址方式
�指令数量
2. 指令长度与字长的关系
�字长
�指令长度
� 定长操作码，变长指令码
� 变长操作码，定长指令码
�指令长度与字长的关系
� 短格式指令
� 长格式指令
3. 哈夫曼（ Huffman）编码
� 编码原理：使用频率高的指令采用短操作码
解决方法之一：指令操作码的扩展技术
•这只是其中一种扩展方法，还有其他多种扩展方法。
•操作码扩展技术是一种重要的指令优化技术，可以缩短指令平均长度，减少程序总位数和增加指令字所能表示的操作信息。
•一般用在指令字长较短的微、小型机上。
数据寄存器
1) 数据寄存器
1)
有4个16位的数据寄存器，可以存放16位的操作数。
指针寄存器
2) 指针寄存器
2)
有两个：SP和BP。
�SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器一起来确定堆栈在内存中的位置。
�BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址，以使8088的寻址更加灵活。
变址寄存器
3)
3) 变址寄存器
SI是源变址寄存器
DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址。
3. 存贮器寻址
由段寄存器、段偏移地址确定物理地址： 物理地址物理地址 = = 段寄存器的内容段寄存器的内容段寄存器的内容××16 + 16 + 偏移地址
偏移地址
4.2.1 8088CPU的寻址方式
1. 操作数的寻址方式
8086/8088指令中说明操作数所在地址的寻址方式有以下8种。
（1）立即寻址
立即寻址方式所提供的操作数直接包含在指令中。
它紧跟在操作码的后面，与操作码一起放在代码段区域中。
（2）直接寻址
直接寻址是指操作数地址的16位段内偏移地
址直接包含在指令中，它与操作码一起存放在代
码段区域。
操作数一般在数据段区域中，它的地
址为数据段寄存器DS加上这16位的段内偏移地址。
例： MOV AX， [2000H]
（4）寄存器间接寻址
在寄存器间接寻址方式中，操作数存放在存贮器中，操作数的16位段内偏移地址放在SI、DI、BP、BX这4个寄存器中之一。
由于上述4个寄存器所默认的段寄存器不同，这样又可以分成两种情况：
①若以SI、DI、BX进行间接寻址，则操作数通常存放在现行数据段中。
②若以寄存器BP间接寻址，则操作数存放在堆栈段区域中。
（5）寄存器相对寻址
在寄存器相对寻址方式中，操作数存放在存贮器中。
操作数的地址是由段寄存器内容加上SI、DI、BX、BP之一的内容，再加上由指令中所指
出的8位或16位相对地址偏移量而得到的。
在一般情况下，若用SI、DI或BX进行相对寻址时，以数据段寄存器DS作为地址基准，而用BP 寻址时，则以堆栈段寄存器SS作为地址基准。
例：MOV AX，DISP［SI］
（6）基址、变址寻址
在8086/8088中，通常把BX和BP作为基址寄存器，而把SI、DI作为变址寄存器。
将这两种寄存器联合起来进行的寻址就称为基址、变址寻址。
这时，操作数的地址应该是段寄存器内容加上基址寄存器内容(BX或BP内容)，再加上变址寄存器内容(SI或DI内容)而得到的。
同理，若用BX作为基地址，则操作数应放在数据段DS区域中；若用BP作为基地址，则操作数应放在堆栈段SS区域中。
例：MOVAX，［BX］［S1］
其过程如图所示
（7）基址、变址、相对寻址
基址、变址、相对寻址方式实际上是第6种寻址方式的扩充。
即操作数的地址是由基址、变址方式得到的地址再加上由指令指明的8位或16位的相对偏移地址而得到的。
例：MOV AX，DISP［BX］［S1］
其过程如图所示
（8）隐含寻址
在有些指令的指令码中，不仅包含有操作码信息，而且还隐含了操作数地址的信息。
例如乘法指令MUL的指令码中只需指明一个乘数的地址，另一个乘数和积的地址是隐含固定的。
这种将操作数的地址隐含在指令操作码中的寻址方式称为隐含寻址。
2. 转移地址的寻址方式
（1）段内转移
�段内直接（相对）转移
�段内间接转移
（2）段间转移
�段间直接转移
�段间间接转移
4.3 指令系统 ---- 以 X86 汇编指令为例
� 数据传送指令
� 算术运算指令
� 逻辑运算和移位指令
� 串操作指令
� 程序控制指令
� 处理器控制指令
� 输入输出指令
� 操作数可以为上述源、目的寻址方式的任意搭配，但4种情况除外。
• 目的操作数不能为立即数，或 CS、IP；
• 内存单元之间不能进行数据直接传送；
• 立即数不能直接传送到段寄存器中；
• 段寄存器之间的不能进行数据直接传送；
2. 堆栈指令
格式： PUSH OPRD
； r、 mem、 SEG（含CS），以字为单位 POP OPRD
； r、 mem、 SEG（除CS），以字为单位。
第三章MCS51单片机的指令系统和汇编语言程序示例(第5.
第三章MCS51单片机的指令系统和汇编语言程序示例（第5、6、7节）1．试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？（1）MOV A，＃19HADD A，＃66H（2）MOV A，＃5AHADD A，＃6BH2．已知：A＝85H,R0=30H,(30H)=11H, (31H)=0FFH,C=1,试计算单片机执行下列指令后累加器A和C中的值各是多少？（1）ADDC A，R0, （2）ADDC A，31H(3) ADDC A，@R0, (4) ADDC A，#85H3．已知M1和M2中分别存放两个16位无符号数的低8位，M1＋1和M2＋1中分别存放两个16位无符号数的高8位，计算两数之和（低8位存放在M1，高8位存放在M1＋1，设两数之和不超过16位）。
4．试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？CLR CMOV A，＃52HSUBB A，＃0B4H5．已知：A=0DFH,R1=40H,R7=19H,(30H)=00H,(40H)=0FFH,试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？(1) DEC A (2) DEC R7 (3) DEC 30H (4) DEC @R16．试写出能完成85＋59的BCD加法程序，并对工作过程进行分析。
7．已知：两个8位无符号乘数分别放在30H和31H单元中，编程实现他们乘积的低8位存放在32H，高8位存放在33H。
8．已知：R0=30H，（30H）＝0AAH，试分析执行下列指令后累加器A和30H单元的内容是什么？（1）MOV A, #0FFH ANL A, R0（2）MOV A, #0FH ANL A, 30H（3）MOV A, #0F0H ANL A, @R0（4）MOV A, #80H ANL 30H, A9．设：A=0AAH和P1=0FFH,试编程把累加器A的低四位送入P1口的低四位，P1口的高四位保持不变。
第3章 8086指令系统-汇编语言程序设计教程-陆遥-清华大学出版社
直接寻址方式可以利用变量名的偏移地址属性来 描述操作数的偏移地址（可直接用变量名，或将 变量名置于方括号[ ]中），段寄存器默认为DS。 如果实际使用的段寄存器不是DS，则必须用段 前缀明确指出。
【例3.7】设数据段内有如下变量定义语句
VAR DB 76H,5CH,0A3H,08H
分析以下指令的执行结果。
3.1 指令系统基本概念
指令是给计算机下达的一个简单操作任务，CPU 所能执行的所有指令构成了一个计算机的指令系 统（也称指令集）。
汇编语言指令是对机器指令的符号化表示，采用 助记符来表示指令的操作功能和操作对象。
指令通常可以分为以下几类：
⑴ 数据传送类指令。 ⑵ 算术运算类指令。
⑸ 程序控制类指令。 ⑹ 处理器控制类指令。
【例3.3】要求将数据68传送给AL寄存器，写出相应的传 送指令。 分析：由于AL寄存器接收数据，所以目的操作数为AL， 采用寄存器寻址方式，而源操作数为常数68，采用立即寻 址方式
MOV AL,68 ;AL←68
【例3.4】设被加数存于寄存器DX中，加数为512，写出相 应的加法指令。 分析：因为被加数由寄存器DX提供，所以DX为目的操作 数，采用寄存器寻址方式，而加数为常数512，采用立即 寻址方式
操作数。
2. ADD指令
指令格式：ADD DST,SRC 指令功能：DST←(DST)+(SRC) 。执行加法运算。 操作数特点：两个操作数。被加数DST为目的操作数，加
数SRC为源操作数。
3. NOT指令
指令格式：NOT OPR 指令功能：OPR←(OPR) 。执行逻辑非运算。 操作数特点：一个操作数。OPR既是目的操作数，也是源
段地址由段寄存器提供，用段前缀（DS:，ES:， CS:或SS:）来指明；偏移地址（亦称有效地址） 则有多种表示形式，由此形成了不同的存储器寻 址方式。
第6章 8086指令系统与汇编基础
第13页
2013年8月1日星期四
第6章
8086指令系统与汇编基础 3.段地址寄存器
有 CS、DS、ES、SS 四 个 ， 分 别 表 示 程 序 码 ( code segment register)、 数 据 ( data segment register)、附加(extra segment register)、堆栈 (stack segment register)段地址用。在 DOS 系统 中，每一个段地址容量只有 64KBytes。 当数据段地址不够用时，就可以用附加数据段地址 来补足，例如想要将一个段地址的某些内容复制到 另一段地址中，就可以同时指定 DS、ES 分别表示 这两个段地址。
第17页 2013年8月1日星期四
第6章
6.2.4
8086指令系统与汇编基础
寄存器间接寻址(Register Indirect Addressing) 寄存器间接寻址方式中，操作数存放在存储器 中，但操作数的有效地址EA在基址寄存器BX、BP或 变址寄存器SI、DI中。操作数的物理地址为： 物理地址=16（段寄存器）+（寄存器）
执行结果为：(AX)=8060H 指令中也可指定段跨越前缀以取得其它段中的 数据。如：MOV AX，ES：[BX]指令，则从附加段中 取得数据。
操作码
DS 3000 0 BX + 200 0
代 码
段
30000 32000 AH AL
60 80
3200 0
数 据
段
图 6- 2- 2
例 6 - 5 的执行过程
第3页 2013年8月1日星期四
第6章
8086指令系统与汇编基础
计算机只能识别二进制代码，因此计算机能执行 的指令必须以二进制代码的形式表示，这种以二进制 代码形式表示的指令称为指令的机器码（Machine Code）。 2．汇编指令格式 一条指令一般包含操作码和操作数两部分。
第5章 指令与指令系统和汇编语言程序设计(2)
运行过程中，可以直接看到屏幕上显示的内容，运行过后，再用D 20F0命令看内存的20F0区域中保存的运行结果，6个大写的英文字母 已经被修改为小写字母： 0061 0062 0063 0064 0065 0066
汇编语言程序设计
1 将寄存器R2和R3的内容相加，结果存入R0。 2 将寄存器R2和R3的内容相加，如果有进位，寄存器R0的内 容置1，否则置0 3 若R1的内容是负数则置R0为-1，否则置0（提示：用TEST） 4 检测R3的是奇数，R0的内容置为1，否则置为0。（提示： 用移位检测C的方法来测量一位） 5 将内存中1000H起始的10个单元的内容取出加2送入原地址。 6 已知内存中1000H起始的10个单元中的数是ASC码，将其取 出送显示。 7 将键盘录入的数存到内存1000H单元中。 8 将键盘录入的10个数存到内存1000H-1009H。
有寄存器寻址，寄存器间接寻址等7种。
从表5.1中可以看出， （A组） INC DR 单操作数（DR的内容加1） （B组） LDRR DR，[SR] 双操作数 （DR [SR]）
（4）从指令的功能区分
有运算、读写内存类指令，输入输出指令，转移 指令，子程序调用指令，置进位标志指令等。
从表5.1中可以看出， （A组） ADD DR ，SR 加运算 （B组） LDRR DR，[SR] 读写内存
41 42 43 44 45 46
A 2080
MVRD R3， 0006 ；指定被读数据的个数
MVRD R2， 20F0 ；指定被读、写数据内存区首地址
(2084) LDRR R0, [R2]
；读内存中的一个字符到R0寄存器
CALA 2100 ；调用子程序(入口地址为2100)，完成显示、
MCS-51系列单片机的指令系统和汇编语言程序
3·1 汇编指令第3 章MCS 一51 系列单片机的指令系统和汇编语言程序3·1·1 请说明机器语言、汇编语言、高级语言三者的主要区分，进一步说明为什么这三种语言缺一不行。
3·1·2 请总结:(1)汇编语言程序的优缺点和适用场合。
(2)学习微机原理课程时，为什么肯定要学汇编语言程序?3·1·3MCS 一51 系列单片机的寻址方式有哪儿种?请列表分析各种寻址方式的访问对象与寻址范围。
3·1·4 要访问片内RAM，可有哪几种寻址方式?3·1·5 要访问片外RAM，有哪几种寻址方式?3·1·6 要访问ROM，又有哪几种寻址方式?3·1·7 试按寻址方式对MCS 一51 系列单片机的各指令重进展归类(一般依据源操作数寻址方式归类，程序转移类指令例外)。
3·1·8 试分别针对51 子系列与52 子系列，说明MOV A，direct 指令与MOV A，@Rj 指令的访问范围。
3·1·9 传送类指令中哪几个小类是访问RAM 的?哪几个小类是访问ROM 的?为什么访问ROM 的指令那么少?CPU 访问ROM 多不多?什么时候需要访问ROM?3·1·10 试绘图示明MCS 一51 系列单片机数据传送类指令可满足的各种传送关系。
3·1·11 请选用指令，分别到达以下操作: (1)将累加器内容送工作存放器R6.(2)将累加器内容送片内RAM 的7BH 单元。
(3)将累加器内容送片外RAM 的7BH 单元。
(4)将累加器内容送片外RAM 的007BH 单元。
(5)将ROM007BH 单元内容送累加器。
3·1·12 区分以下指令的不同功能:(l)MOV A,#24H 与MOV A.24H(2)MOV A,R0 与MOV A,@R0(3)MOV A,@R0 与MOVX A,@R03·1·13 设片内RAM 30H 单元的内容为40H;片内RAM 40H 单元的内容为l0H;片内RAM l0H 单元的内容为00H;(Pl)=0CAH。
指令系统与汇编语言程序设计
1010011i n
85 n1 n2
MOV DPTR，#d1d2 ；DPTR←d1d2
90 d1 d2
习题1：找出配对指令，实精现选p反pt 向传送。
《单片机原理及应用》教学课件
例2-4-1：顺序执行下列指令序列，求每一步执行结果。
MOV A，#30H
；A= 30H
MOV 4FH，A
；(4FH)= 30H
2-1 指令格式
一. 汇编语言指令格式 [标号：]操作码 操作数1，操作数2[；注释]
换行表示一条指令结束。 例： LOOP： MOV A，#40H ；取参数
1.标号：指令的符号地址 2.操作码：指明指令功能。 3.操作数：指令操作对象 数据、地址、寄存器名及约定符号。 4.注释行：说明指令在程序中的作用。
第2章 指令系统与汇编语言程序设计 2-1 指令格式 2-2 指令寻址方式 2-3 状态标志 2-4 MCS-51指令系统
《单片机原理及应用》教学课件
单片机指令系统概述
一、MCS-51指令分类
MCS-51单片机共有111条指令。 1．按指令所占的字节数分类
①单字节指令49条 ②双字节指令46条 ③三字节指令16条 每条指令的平均字节数：
精选ppt
《单片机原理及应用》教学课件
例：查表法求Y=X2。设X(0≤X≤15)在片内RAM的20H单元中，要 求将查表求Y，存入片内RAM21H单元。
2）指令地址
1000H 1002H 1004H 1005H 1007H 1008H 100BH
源程序
ORG 1000H
；程序起始地址
SQU: MOV A，20H ；取X
操作码和操作数是指令主体。
精选ppt
第三章MCS51单片机的指令系统和汇编语言程序示例(第5范文
第三章MCS51单片机的指令系统和汇编语言程序示例（第5、6、7节）1．试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？（1）MOV A，＃19HADD A，＃66H（2）MOV A，＃5AHADD A，＃6BH2．已知：A＝85H,R0=30H,(30H)=11H, (31H)=0FFH,C=1,试计算单片机执行下列指令后累加器A和C中的值各是多少？（1）ADDC A，R0, （2）ADDC A，31H(3) ADDC A，@R0, (4) ADDC A，#85H3．已知M1和M2中分别存放两个16位无符号数的低8位，M1＋1和M2＋1中分别存放两个16位无符号数的高8位，计算两数之和（低8位存放在M1，高8位存放在M1＋1，设两数之和不超过16位）。
4．试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？CLR CMOV A，＃52HSUBB A，＃0B4H5．已知：A=0DFH,R1=40H,R7=19H,(30H)=00H,(40H)=0FFH,试分析单片机执行下列指令后累加器A和PSW中各标志位的变化状况？(1) DEC A (2) DEC R7 (3) DEC 30H (4) DEC @R16．试写出能完成85＋59的BCD加法程序，并对工作过程进行分析。
7．已知：两个8位无符号乘数分别放在30H和31H单元中，编程实现他们乘积的低8位存放在32H，高8位存放在33H。
8．已知：R0=30H，（30H）＝0AAH，试分析执行下列指令后累加器A和30H单元的内容是什么？（1）MOV A, #0FFH ANL A, R0（2）MOV A, #0FH ANL A, 30H（3）MOV A, #0F0H ANL A, @R0（4）MOV A, #80H ANL 30H, A9．设：A=0AAH和P1=0FFH,试编程把累加器A的低四位送入P1口的低四位，P1口的高四位保持不变。
第三章MCS51系列单片机指令系统及汇编语言程序设计
SJMP rel ；PC+ 2 + rel→PC 短转移指令为一页地址范围内的相对转移指令。因为rel为1字节补码 偏移量，且SJMP rel指令为2字节指令，所以转移范围为－126D～＋ 129D 【4】间接转移指令
表3.4 程序存储器空间中的32个基本2K地址范围
0000H～07FFH 0800H～0FFFH 1000H～17FFH 1800H～1FFFH 2000H～27FFH 2800H～2FFFH 3000H～37FFH 3800H～3FFFH 4000H～47FFH 4800H～4FFFH 5000H～57FFH
3. 寄存器寻址
以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存 器包括：A，B，DPTR，R0～R7。其中，R0～R7必须在 工作寄存器组之中。
例如：INC R0 ；（R0）＋1→R0
需要注意的是，A和B既是通用寄存器，又是具有直 接地址的特殊功能寄存器。
4. 寄存器间接寻址
以寄存器中的内容为地址，该地址中的内容为操作数的寻址方式。能够 用于寄存器间接寻址的寄存器有：R0，R1，DPTR，SP。其中，R0，R1必 须在工作寄存器组之中，SP仅用于堆栈操作。
MCS-51单片机共有111条指令，按功能分类， MCS-51指令系统可分为5大类：
➢ 数据传送类指令（共29条） ➢ 算术操作类指令（共24条） ➢ 逻辑操作类指令（共24条） ➢ 控制转移类指令（共17条） ➢ 布尔变量操作类指令（共17条）
1.数据传送类指令（共29条）
以累加器A为目的操作数类指令（4条）
大学课件MCS51单片机指令系统与汇编语言程序设计
ANL C, P ; （C）← （C）∧（P）
其中：P是PSW的第0位，C是PSW的第7位。
（4）字节符号地址（字节名称）加位序号的形式。对于部分特 殊功能寄存器（如状态标志寄存器PSW），还可以用其字节名 称加位序号形式来访问某一位。AC 如：
定义：操作数存放在MCS-51内部的某个工作寄存器Rn （R0～R7）或部分专用寄存器中，这种寻址方式称为 寄存器寻址。
特点：由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数。 存放操作数的寄存器在指令代码中不占据单独的一个 字节，而是嵌入（隐含）到操作码字节中。
寻址范围：四组通用寄存器Rn（R0～R7）、部分专用 寄存器（ A, B, DPTR, Cy ）。
伪指令只出现在汇编前的源程序中，仅提供汇编用的某些控制 信息，不产生可执行的目标代码，是CPU不能执行的指令。
（1）定位伪指令ORG
格式：ORG n
其中：n通常为绝对地址，可以是十六进制数、标号或表达式。
功能：规定编译后的机器代码存放的起始位置。在一个汇编 语言源程序中允许存在多条定位伪指令，但每一个n值都应和前
2.2.2 直接寻址
定义：将操作数的地址直接存放在指令中，这种寻址方式称为 直接寻址。 特点：指令中含有操作数的地址。该地址指出了参与操作的数 据所在的字节单元地址或位地址。计算机执行它们时便可根据 直接地址找到所需要的操作数。
寻址范围：ROM、片内RAM区、SFR和位地址空间。P42
2.2.3 寄存器寻址
定义：指令中给出的操作数是一个可单独寻址的位地址，这种寻址 方式称为位寻址方式。
特点：位寻址是直接寻址方式的一种，其特点是对8位二进制数中 的某一位的地址进行操作。
寻址范围：片内RAM低128B中位寻址区、部分SFR（其中有83位 可以位寻址）。
单片机原理与应用-基于AT89S51+Proteus仿真 第2版 第3章 指令系统与汇编语言程序设计
3. 编写程序较为复杂 汇编语言要安排运算的每一个细节
4. 汇编语言用到大量的各类转移指令，这些跳转指 令加大了调试的难度
使用领域：
第3章 指令系统与汇编语言程序设计
要求执行效率高，反应快的领域 如：操作系统内核，实时系统
与硬件资源密切相关的软件开发 如：设备驱动程序
受存储容量限制的应用领域 如：家用电器的计算机控制功能
没有适当的高级语言开发环境
不宜使用的领域： 大型软件的整体开发
第3章 指令系统与汇编语言程序设计
汇编语言（Assembly Language）——用助记(字)符代替操 作码，用地址符号代替地址码的一种面向机器的程序 设计语言；
汇编语言特点——代码精炼、执行速度快，但不便于编写 较复杂的程序；
汇编程序处理过程——输入源程序→检查语法正确性（如有 语法错误，输出错误信息）→翻译成二进制目标程序。
单片机原理与应用
第3章 指令系统与汇编语言程序设计
第3章 单片机的工作就是执行程序，而程序是指令的有序集 合。汇编语言是最基本的编程方式，而C语言则是单 片机程序开发的主流。对于应用C语言程序开发的读 者来说，了解单片机的指令系统和汇编语言也是十分 必要的。本章主要介绍AT89S51单片机的指令系统与 汇编语言程序设计。 学习目标： 掌握51单片机指令系统与汇编语言程序的基本概念。 了解51单片机汇编指令的分类、语法规则、功能及程 序用法。 了解汇编语言程序设计步骤及编程方法。
;若A≠R0,转START ; A + 10H →A ; A←0 ;子程序返回
第3章 指令系统与汇编语言程序设计
[标号:] 操作码 [操作数] [;注释]
➢ 注释是对指令的解释性说明，用以提高程序的可读 性； ➢ 可用任何文字或符号描述，可以省略； ➢ 由(英文)分号开始，无需结束符号。