07X86指令系统(1)_342207593

清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
4
IA-32微处理器的工作模式
保护模式
充分发挥IA-32微处理器的存储管理功能和硬件 支持的保护机制，为多任务操作系统设计提供 支持 保护模式下每个任务的存储空间为4GB
虚拟8086模式(V86模式)
是保护模式的一种子模式，可以在保护模式的 多任务环境中以类似实模式的方式运行16位 8086软件
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
16
通用数据寄存器
EAX、EBX、ECX、EDX、 ESP、EBP、ESI、 EDI除了用作通用数据寄存器以外，还具有特 殊的用途
31 16 15 8 7 AH BH CH DH AL BL CL DL 0 AX BX CX DX
累加寄存器(Accumulator) 基址寄存器(Base) 计数寄存器(Counter) 数据寄存器(Data)
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
22
指针与变址寄存器
31 ESP EBP 16 15 8 7 0 SP BP SI DI
用于存放偏移量地址
ESI EDI
偏移量地址表示某一存储单元相对于段寄存器 所指定的基址的位移量 实模式下存放地址值的长度只能是16位，因此 指针与变址寄存器只能使用SP、BP、SI、DI
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
28
标志寄存器
状态标志位
15 FLAGS
OF DF IF TF SF ZF AF PF
0
CF
ZF ——零标志(Zero Flag)， 运算结果为0，置ZF=1 SF ——符号标志(Sign Flag) 与运算结果的最高位(符号位)相同 OF——溢出标志(Overflow Flag) 补码运算结果超过了机器表示的范围，置OF=1 可以用来判断有符号整数补码运算结果的正确性
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
......
4000H:2000H 4000H:20FFH ES DI DS:2000H~DS:20FFH
......
ES:3000H~ES:30FFH
5000H:3000H 5000H:30FFH
......
假设DS=4000H，ES=5000H
; 传送字节串
执行串操作指令时，SI 、DI具有自动增量 和自动减量的功能
26
标志寄存器
15 FLAGS
OF DF IF TF SF ZF AF PF
0
CF
实模式下标志寄存器有9个标志位：6个状态标 志位，3个控制标志位 状态标志位反映算术或逻辑运算后结果的状态， 由处理器根据计算结果自动设置 控制标志位用于控制CPU的操作，由程序设置 或清除
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
27
标志寄存器
状态标志位
15 FLAGS
OF DF IF TF SF ZF AF PF
0
CF
CF——进位标志(Carry Flag)，运算结果最高位产生 进位或借位，置CF=1 PF——奇偶标志(Parity Flag)，结果低8位中1的个数 为偶数，置PF=1 AF——辅助进位标志(Auxiliary Carry Flag)，低4位 产生进位置AF=1，用于十进制数运算调整
6
IA-32处理器支持的数据类型
支持二进制补码表示的有符号整数、无符号整 数、8421BCD十进制数和IEEE 754标准规定 的浮点数
类 型 8位 16位 32位 64位
有符号整数 无符号整数 BCD十进制数 浮点数
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
7
IA-32处理器支持的数据类型
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
25
指针与变址寄存器
DS SI 存储器
在串处理指令中， SI、DI作为隐含的 源变址和目的变址 寄存器，分别达到 在数据段和附加段 中寻址的目的 例：
…… MOV SI , 2000H MOV DI , 3000H MOV CX, 100H CLD MOVSB …….
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
29
标志寄存器
状态标志位
15 FLAGS
OF DF IF TF SF ZF AF PF
0
CF
例如:
MOV AL，4FH ADD AL，31H
对状态标志位的影响： CF=0——D7未产生进位 0100 1111 +0011 0001 PF=0——1的个数为奇数 1000 0000 AF=1——D3产生进位 ZF=0——结果非零 SF=15 0 IP
IP本质上就是程序计数器(PC)
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
14
通用数据寄存器
包括8个通用数据寄存器EAX、EBX、ECX、 EDX、 ESP、EBP、ESI、EDI 为与8086微处理器兼容，通用寄存器的低16 位部分与8086有相同的名称
31 EAX EBX ECX EDX 16 15 8 7 0 AH AL BH BL CH CL DH DL
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
19
基址寄存器
在计算内存地址时，经常用来存放基址 例如 MOV AX, [BX+03H] ; [BX+03H]AX
由于实模式下存放地址值的长度只能是16位， 因此作为基址指针使用时，只能使用BX不能 使用EBX
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
20
计数寄存器
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
12
段寄存器
实模式下最多可以同时有6个段处于活动状态：一个代 码段、一个堆栈段、4个数据段。内存中哪些段处于活 动状态由6个段寄存器确定，每个段寄存器保存16位 基址
CS——代码段(Code Segment) DS——数据段(Data Segment) SS——堆栈段(Stack Segment) ES——附加段(Extra Segment) FS ——数据段F GS ——数据段G
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
23
指针与变址寄存器
31 ESP 16 15 8 7 0 SP BP SI DI
SP和BP为指针寄存器，EBP 用于访问堆栈段中的 ESI EDI 数据 SP——堆栈指针(stack pointer) 用来指示栈顶的偏移地址 BP——基址指针(base pointer) 存放堆栈段中一个数据区基地址的偏移地址
EAX EBX ECX EDX
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
17
累加寄存器
是算术、逻辑运算的主要寄存器 例如 ADD AX, BX ; AX+BXAX
注释 源操作数 目标操作数
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
18
累加寄存器
所有I/O指令都使用累加器与外部设备交换数 据 例如
;从20H端口输入一个字节 ;数据到AL寄存器 OUT 30H , AL ;将AL寄存器中的数据输出 ;到30H端口 注：20H中的后缀H表示十六进制(Hex) IN AL, 20H
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
3
IA-32微处理器的工作模式
IA-32微处理器支持实模式和保护模式两种工作模 式 实模式 相当于高性能的16位8086微处理器，但进行了 功能扩充，能够使用8086所没有的寻址方式和 32位通用寄存器以及大部分指令 不具有保护机制，不能使用部分特权指令 实模式下只有20条地址线有效，存储空间为 1MB
10
31
16
15
0 IP
实模式寄存器组织
实模式下可以访问的寄存器
段寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器 通用寄存器 控制寄存器0(CR0)
31 EAX EBX ECX EDX 16
15
0 CS DS SS ES FS GS
15 8 7 AH BH CH DH AL BL CL DL
0 AX BX CX DX
保护模式 制 指 指 令 令 控 统 基本指令集
展
系 扩 基本指令集 集 集
实模式 8086指令集 Pentium指令集
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
9
第7讲 X86指令系统(1)
X86体系结构概述 实模式寄存器组织 实模式内存地址空间组织 实模式IO地址空间
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
在循环LOOP指令和串处理指令中用作隐含计 数器
例如： AGAIN: MOV CX , 200H ; 200HCX …… …… LOOP AGAIN ; CX-1CX, 如果 CX0转AGAIN
标号
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
21
数据寄存器
一般在双字长乘、除法运算时，把DX和AX组 合在一起存放一个双字长(32位)数，DX存放高 16位， AX存放低16位 例如 MUL BX ; AXBXDX:AX 对于I/O操作，当端口地址 256时，DX用来 存放I/O端口地址 例如 IN AL , DX
8位——字节(byte) 16位——字(word) 32位——双字(double word) 多字节数据的字节顺序采用小端格式 多字节数据可以在任意字节地址处开始存放， 不要求在特定地址边界处对齐
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
8
IA-32处理器的指令集
IA-32处理器的指令集混合了32位模式指令和 那些只是为了保持与8086的兼容性而保留的 16位指令
清华大学电子工程系，马洪兵，2011年秋
5
IA-32微处理器工作模式的转换
实模式 RESET 或PE=0 RESET 保护模式 VM=0 VM=1 V86模式 PE=1
RESET——复位信号 PE——CR0寄存器中 的PE位 VM——EFLAGS寄存 器中的VM位