微型计算机指令系统

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微型计算机系统

微型计算机系统

微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。

随着大规模集成电路的应用,计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小,微型计算机(简称为微型机或微机)应运而生,并获得广泛应用。

本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例,介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。

1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中,微机(Microc- omputer)是性能、价格、体积较小的一类,常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。

工作学习中使用的个人微机,生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。

微机的运算和控制核心,即所谓的中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),被称为微处理器(Microprocessor)。

它是一块大规模集成电路芯片,代表着整个微机系统的性能。

所以,通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。

1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。

字长(Word)表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数,例如一次进行运算、传输的位数。

时钟频率表明微处理器的处理速度,反映了微处理器的基本时间单位。

集成度表明微处理器的生产工艺水平,通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。

1.通用微处理器1971年,美国Intel(英特尔)公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。

该芯片成为世界上第一个微处理器4004。

它字长4位,集成了约2300个晶体管,时钟频率为108kHz(赫兹)。

以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。

4004随后被改进为4040。

1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008,其时钟频率为500kHz,集成度约3500个晶体管。

随后的几年当中,微处理器开始走向成熟,出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。

微机原理 第四章 微型计算机指令系统

微机原理 第四章 微型计算机指令系统

例: 已知: DS=2000H; SI=1000H 指令: MOV [SI+disp],AX
青岛理工大学琴岛学院
寄存器间接相对寻址过程示意图
CPU
寄存器间接相对 SI=1000H
MOV [SI+20H] 程序 ,AX
CS 偏移1000H
DS
SS
ES
位移20H
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寄存器相对寻址过程示意图
真正数据所在的地址
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错误指令举例: 6)基址变址寻址: MOV [BX+CX],AX ; CX不能做变址寄存器 MOV [BX+BP],AX ; BP不能作为变址寄存器 操作数的有效地址 EA等于一个基址寄存器( BX或 MOV [BX+DI],ARRAY; BP)与一个变址寄存器( SI或DI)的内容之和;
总时间=基本执行时间+计算EA的时间+执行总线读/写周期的时间
指令的基本执行时间随指令类型的不同差异很大,访问存 储器既要执行总线的读/写周期,又要计算操作数的有效地址 EA,计算EA的时间又与指令的寻址方式有关。
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4.2 8086/8088指令系统
数据传送类指令
算术运算类指令 位操作类指令 串操作类指令 控制转移类指令 处理器控制类指令
21000H 20 位 物 理 地 址 真正数据所在的地址 Memory DS … 20000H

78H 21000H 56H
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4)寄存器间接寻址:
此方式的操作数存放在存储器单元中,指令给出的 16位寄存器值就是该操作数所在存储单元的EA。

例: 已知: (DS)=2100H,(DI)=2000H 指令: MOV AX,[DI] ;(AX) ((DI)) 注:使用BX、SI、DI,操作数在DS段;BP时在SS段 其中寄存器只能是BX、SI、DI、BP

微机原理指令系统的学习

微机原理指令系统的学习

;此时传送的操作数在数据段中,其偏移地址是 SI寄存器中的内容加上0200H 变址寻址可以有多种格式:
MOV AX, [BX+0A00H]
MOV AX, TAB[DI] 如:MOV AX, 0200H+[BX]
假设DS:3000H, BX: 1000H 则操作数所在地址:
高8位: 31201H 低8位: 31200H
存储器
格式:IN AL , PORT IN AX, PORT
功能:从PORT口输入数据到AL(AX)。
格式:OUT PORT , AL OUT PORT, AX
功能20:20/7/将17 AL(AX)中的内容从PORT口输出。
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IN AL, 40H
OUT 40H , AL
8位
IN AX, 40H
功能: (OPRD2) OPRD1
•CPU内部寄存器之间数据的传送(除CS、IP)
•立即数传送至CPU内部的通用寄存器组
•CPU内部的寄存器(除CS、IP)与存储器(所有寻 址方式)之间
•能实现用立即数给存储单元赋值
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注意: • CS,IP不能作为目的操作数 MOV CS, AX • 两个段寄存器间不能直接传送 MOV SS, DS • 立即数不能直接传送给段寄存器 MOV DS,2000H • 内存单元间不能直接传送 MOV [SI], [2000H] • 立即数不能作为目的操作数 MOV 1000H, AX
而执行POP BX后,栈顶的物理地址是:
20190H+2H=20192H
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3. 交换指令XCHG 格式:XCHG OPRD1, OPRD2

第3章 8086的指令系统—3.1寻址方式

第3章 8086的指令系统—3.1寻址方式
EA=[基址寄存器]+([变址寄存器] *比例因子)+位移量 BX,BP SI,DI 1 0,8,16
例:(BX)=2000H,(SI)=1000H,偏移量=0250H,
则EA= 2000H+1000H+0250H=3250H
寻址目的
确定本条指令的操作数据 在指令中 PA:存储器内的绝对地址(20位) 在存储器中 EA:某个段内的相对地址(16位) 在寄存器中 确定下一条指令的地址 根据指令长度计算 根据转移指令的目标地址
寄存器名表示其内容(操作数)
MOV AX, BX
MOV AL, BH
;AX←BX
;AL←BH
演示
第3章: 3.1.3 存储器寻址方式
操作数在主存储器中,用主存地址表示 程序设计时,8088采用逻辑地址表示主存地址
段地址在默认的或用段超越前缀指定的段寄存器中 指令中只需给出操作数的偏移地址(有效地址EA)
演示
;AX←DS:[SI+06H]
第3章:4. 基址加变址寻址方式
有效地址由基址寄存器(BX或BP)的内容加上 变址寄存器(SI或DI)的内容构成: 有效地址=BX/BP+SI/DI 段地址对应BX基址寄存器默认是DS,对应BP基 址寄存器默认是SS;可用段超越前缀改变
MOV AX, [BX+SI] MOV AX, [BX][SI]
*微型计算机汇编语言特点 *微型计算机指令系统概述 *寻址方式
指令及其格式
指令及指令集 计算机能够识别和执行的基本操作命令
指令的作用
告诉CPU干什么?What? 告诉CPU从哪儿取数据?Where? 告诉CPU下一条指令在哪儿?Where? 操作码 操作数或操作数地址 指令的格式

第三章 微型计算机的指令系统

第三章  微型计算机的指令系统

reg , reg mem , reg reg , mem
C、从存贮器/寄存器到段寄存器 (mem/reg,segreg)
注:不能往CS中传送数据.
D、从段寄存器到存贮器/寄存器 (segreg,mem/reg)
注:
1,不影响标志 2,不允许两操作数都使用存储器 3,不允许往CS中送数 4,8位传送/16位传送决定于指令中寄存器及立 即数形式 5,凡给SS赋值时,系统会自动禁止中断,等下 条指令执行完后才会恢复
B、例 LEA BX,[BX+SI] 执行前:BX=0400H SI=003CH 执行后:BX= LDS SI,[10H] 执行前:DS=C000H, (C0010H)=0180H (0012H)=2000H 执行后:SI= DS= LES DI,[BX] 执行前:DS=B000H, BX=080AH (B080AH)=05AEH, (B080CH)=4000H 执行后:DI= ES=
0
CF
AH
/
/
/
三、算术运算指令 1、加法指令 加: ADD DST,SRC DST←SRC+DST reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 带进位加:ADC DST,SRC (DST)← (SRC)+(DST)+CF reg,reg; reg,mem; mem,reg reg,data; mem,data; ac,data 加1: INC OPR (OPR)←─ (OPR)+1 (reg;mem) 注:INC指令不影响CF标志
2,高字节 4,低字节 2,SP+1 4,SP+1 SP SP
(SP) (SP)

第二章 微型计算机系统

第二章 微型计算机系统

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外存:永久性存储器 外存:永久性存储器
存储器与存储系统
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存储器是一种具有保存和存取信息(程序、数据) 存储器是一种具有保存和存取信息(程序、数据) 是一种具有保存和存取信息 的设备/器件,是计算机系统不可或缺的资源。 的设备/器件,是计算机系统不可或缺的资源。 现代微型计算机的存储系统结构: 现代微型计算机的存储系统结构: 高速缓存--主存 外存 主存-高速缓存--主存--外存 为什么采用这种结构? 为什么采用这种结构? 指令执行速度依赖于内存读写速度 高速CPU需配置高速内存 高速CPU需配置高速内存 大软件需配置大容量内存 高速度 大容量 17
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问:内存与外存是一回事吗?
• 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存; 能被计算机系统总线直接相连控制的存储器称为内存; • 通过I/O接口才能被 接口才能被CPU控制的存储器称为外存。 控制的存储器称为外存。 通过 接口才能被 控制的存储器称为外存
第2章 微型计算机系统
硬件和软件系统
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软件 程序及其配套的 数据、文档等
软件
计算机 系统
硬件 “看得见、摸得着 ”的物理载体
硬件
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7
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问:主机包含哪些部件? CPU又是什么意思? 又是什么意思? 主机包含哪些部件? CPU又是什么意思 答:

计算机硬件体系结构

计算机硬件体系结构

3.2 微型计算机主机结构
1) 计算机指令系统
指令:是指计算机执行特定操作的命令。是程 序设计的最小语言单位。
指令构成:操作码+地址码 指令系统:是指一台计算机所能执行的全部指 令的集合。不同型号的计算机有不同的指令系统。 它反映了计算机的处理能力。
指令
分 类
操作码
操作数
结构
操作码 要完成的操作类型或性质
5.双核心CPU的二级缓存 双核心CPU的二级缓存比较特殊,和以前的单 核心CPU相比,最重要的就是两个内核的缓存所保 存的数据要保持一致。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.3 总线 总线:是一组连接各个部件的公共通信线路,是计 算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通 道,是计算机硬件的一个重要组成部分。 总线按所传输信号不同可分为: 数据总线 地址总线 控制总线。
(1) 掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦 EEPROM(Electrically EPROM) (5) 快擦写 ROM(Flash ROM)
3.2 微型计算机主机结构
操作数 操作的内容或所在的地址
数据传送指令 数据处理指令 •程序控制指令 输入输出指令 其它指令
内存
CPU
+ - ×÷ And Or……
If Goto……
主机
I/O设备
对计算机的硬件进行管理等
3.5 计算机指令及执行
2 )指令的执行过程
取指令 分析指令 取操作数 执行 回送结果
通常把CPU从内存 并中取出一条指令 并执行这条指令的 时间总和称为指令 周期。

《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行

《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行

第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今,经历了哪几代?答:电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。

题1-2 微机系统由哪几部分组成?微处理器、微机、微机系统的关系是什么? 答:1、微机系统分硬件和软件,硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口,软件包括系统软件和应用软件。

2、微处理器是指微机的核心芯片CPU;微处理器、存储器和输入输出设备组成微机;微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。

题1-3 微机的分类方法包括哪几种?各用在什么应用领域中?答:按微处理器的位数,可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。

按功能和机构可分为单片机和多片机。

按组装方式可分为单板机和多板机。

单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。

单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。

题1-4 微处理器有哪几部分组成?各部分的功能是什么?答:微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。

运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算;控制器的功能是根据指令的要求,对微型计算机各部分发出相应的控制信息,使它们协调工作,从而完成对整个系统的控制;寄存器用来存放经常使用的数据。

题1-5 微处理器的发展经历了哪几代?Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术?答:第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。

Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术,如:RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。

题1-6 何为微处理器的系统总线?有几种?功能是什么?答: 系统总线是传送信息的公共导线,微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。

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例:已知:(DS)=2100H,(DI)=2000H
指令: MOV AX,[DI] ;(AX)
物理地址=(DS) * 16 + (DI)
((DI))
=2100H * 16 + 2000H
=21000H + 2000H
=23000H
指令结果:将23000H单元内容送AL中,
将23001H单元内容送AH中。
3、1 8086/8088的寻址方式
本章主要介绍8086/8088的指令系统以及在指令中为 取得操作数地址所使用的寻址方式。
汇编指令:
操作码 操作数
操作码:指令操作类型; 操作数:指令所需操作数或操作数的地址;操作数可以 有一个,也可以有两个,一个源操作数,一个目的操作 数。 例: MOV AX,CX ;将CX的内容送入AX中。
5、相对基址变址寻址方式
操作数在存储器内,指令将基址寄存器(BX或BP)与 变址寄存器(SI或DI)的内容之和再加上位移量(8位 或16位),得到操作数所在单元的有效地址。
有效地址=
(BX)
(BP)
+
(SI)
DISP8
+
(DI)
DISP16
物理地址 = (DS)* 16 +(BX)产生的有效地址
物理地址 = (SS)* 16 +(BP)产生的有效地址
AA
AA 间接寻址 BB AX
0001
AH
AL
操作数在存储器中,指令中寄存器内容作为操作数所在 单元的有效地址。
(BX) 有效地址 =
(SI)
(DI)
段寄存器为DS 段寄存器为SS
(BP) 物理地址计算方法:
物理地址 = (DS)* 16 + (BX)或(SI)或(DI) 物理地址 = (SS)* 16 + (BP)
3、2 标志位 在标志寄存器FLAGS中有若干标志位,这些标志用 来表示CPU当前的操作方式和状态信息。 与普通应用程序有关的主要是FLAGS中的9个标志
6个状态标志(CF、OF、SF、ZF、AF、PF) 3个控制信息标志(DF、IF、TF) 3、2、1 深入认识CF和OF 1、 深入认识CF和OF CF表示无符号溢出,即运算结果超出了无符号数的 表示范围。 OF表示带符号溢出,即运算结果超出了带符号数的 表示范围。
二进制加法 ① 0011 0000B + 0000 1001B 0011 1001B ② 0000 0111B + 1111 1011B 0000 0010B
看作无符号数 6 + 9 15 CF=0 7 +251 258 CF=1 现为2结果错 9 + 124 133 CF=0 现为-123,结果错 135 + 245 380 CF=1 现为124,结果错
第三章
微型计算机指令系统
指令系统是微处理器(CPU)所能执行的指令 的集合,它与微处理器有密切的联系,不同的微处 理器有不同的指令系统。在本章中我们主要讲解 INTEL公司生产的8086/8088CPU的寻址方式以及各 种指令系统,并通过具体实例讲述了各条指令的功 能和使用方法。 通过本章的学习,读者应该掌握以下内容: •3种操作数的寻址方式 •常用指令的格式、功能、以及对标志位的影响
例: MOV AX,[BP+SI] 或 MOV AX,[BP][SI] SS:(BP)+(SI) 字存储单元内容送AX。
例:如果 (DS)=2100H, (BX)= 0158H, (DI)=10A5H, EA=11FDH, 则执行指令 MOV AL,[BX][DI] 有效地址:EA=(BX)+(DI)=0158H+10A5H=11FDH 物理地址:(DS) * 16 + 有效地址=21000H+11FDH=221FDH 执行结果:将221FDH单元内容送入寄存器AL中。
3、1、3 内存寻址方式
;(AL)
(AL)-1
在内存寻址方式中,操作数是某个内存单元的内容 (值),指令中给出的是内存单元的有效地址EA(即 偏移地址),段地址通常在隐含的某个段寄存器中。
1、直接寻址方式 直接寻址方式的操作数的形式为:Variable或[Variable] 在直接寻址方式中,操作数的偏移地址(有效地址EA) 直接用指令加以指定(有直接地址值和标号两种形式), 它存放在代码段中指定操作码之后,但操作数一般存放 在存储器的数据段中,所以必须先求出操作数的物理地 址,然后再访问存储器才能取得操作数。段地址隐含的 由DS 指定,也可以ES指定,但需在指令中指明。最后 存储器地址为:DS:偏移地址 或 ES:偏移地址。 例: MOV AX,ES:[2000H] 将ES:2000H单元内容送入AX。 例: MOV AX,LABLE 或 MOV AX,[LABEL] 将标号为LABLE(存放操作数单元的符号地址) ,即 DS:LABLE中的内容送入AX。
3、 1、2 寄存器寻址方式
寄存器寻址方式的操作数是寄存器的值,指令中直接 使用寄存器名,包括8位或16位通用寄存器和段寄存器。 可使用的16位寄存器:AX、BX、CX、DX、SI、DI、 SP、BP;其中:AX、BX、CX、DX可分成两8位使用。
例: MOV AX,CX ;(AX) (CX)
MOV AL
物理地址= (SS) *16 + (BP)+DISP16
例: 如果 (DS)=3000H, (SI)= 2000H, COUNT=3000H,
则执行指令 MOV AX,CONUT[SI],求出此种寻址方 式对应的有效地址和物理地址。
有效地址= 2000H + 3000H = 5000H 物理地址=(DS)*16 + 5000H =30000H + 5000H =35000H 4、基址变址寻址方式: 操作数在存储器中,指令将基址寄存器(BX或BP) 与变址寄存器(SI或DI)内容之和作为操作数所在存 储单元的有效地址。
3 、 1、1 立即寻址方式
指令操作数部分直接给出指令的操作数,操作数与操作 码一起存入代码段中。立即数有8位和16位。
例 :MOV AL,5 ;源操作数为立即寻址 指令执行后,AL=05H,8位数据05H存入AL寄存器。 例 :MOV AX,3064H ;源操作数为立即寻址 指令执行后,AX=3064H,16位数据3064H存入AX寄存 器。
2、寄存器间接寻址 寄存器间接寻址方式的操作数形式为:[reg] 操作数的有效地址包含在基址寄存器BX,基址指针BP 或一个变址寄存器(SI或DI)中。寄存器间接寻址要 用方括号括起来,以便与寄存器操作数相区别。 例: MOV AX,[BX];将由BX决定的存储单元的内 容送到AX寄存器。
0000 0001 0002 0003 BX 数据段 BB TAB:
(2)在寄存器相对寻址与相对基址变址方式中,位移 量disp可以是符号常量或变量,汇编后为一个常数,若 是变量,则取其偏移地址。 (3)在Microsoft宏汇编MASM(Microsoft Macro Assembler)中,内存操作数可以采用多种书写形式。 (4)操作数中使用变量的地方也可以用下列形式: 变量名±整数表达式。 5)计算出的有效地址以16位表示,若超过0FFFFH, CPU将忽略所有溢出。 (6)记忆8086内存操作数形式的简易方法如下: [BX] [SI] disp [BP] [DI] 每列选择0项或一项,构成至少一项,即可得到有效的 内存操作数形式。
3、1、4 段超越
当操作数在内存单元时,系统根据隐含约定,自动将 寄存器DS或SS的值作为段地址。然而,当操作数段 地址不在隐含的段寄存器时,可以使用段超越前缀取 代其隐含约定。 段超越前缀形式为: 段寄存器名: 例如:
MOV AX,ES:[BP] ;段地址在ES MOV A定和允许超越的情况如表所示:
1
(2)减法 ① CF的判断方法 从十进制角度来看,若无符号减数大于被减数,则 CF=1,否则CF=0。 从二进制角度来看,若结果最高位向前有借位,则 CF=1,否则CF=0。 ② OF的判断方法 从十进制角度来看,若带符号减的结果不在范围 - 2n-1~2n-1-1(n为位数)内,则OF=1,否则 OF=0。 从二进制角度来看,若两个数异号,而结果与被减数 符号相反,说明溢出,则OF=1,否则OF=0。
看作带符号数 6 + 9 15 OF=0 +7 + ( -5) +2 OF=0 +9 + (+124) +133 OF=1 (-121) + (-11) -132 OF=1 现为124,结果错
1 ③ 0000 1001B + 0111 1100B 1000 0101B
④ +
1000 0111B 1111 0101B 0111 1100B
例:已知:(DS)=3000H,(BX)=2000H,(SI)=1000H, MK=0250H
指令: MOV AX,MK[BX][SI]


MOV AX,MK[BX+SI]
MOV AX,[MK+BX+SI]
有效地址:MK+(BX)+(SI)=0250H+2000H+0100H =3250H 物理地址:(DS)*16 +有效地址=30000H+3250H=33250H 执行结果:将33250H单元内容送AL,33251H内容送AH。
3、寄存器相对寻址方式
操作数在存储器内,指令中寄存器内容与指令指定的位 移量(DISP)之和作为操作数所在单元的有效地址。 (BX)
有效地址 = (SI) (DI) (BP) + DISP16
DISP8
段寄存器为DS
段寄存器为SS
物理地址 = (DS)* 16 +(BX)+DISP8
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