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微机原理

微机原理

gcsdrema
2009-03-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《微机原理ppt》,可适用于考试题库领域

微型计算机原理基于位机微型计算机原理基于位机微处理器指令系统概述第一章  微型计算机概述年世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC(电子数据和计算器)发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代产生了微型计算机年Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel开创了一个全新的计算机时代微型计算机的发展和应用微型计算机的发展微型计算机的发展第代:位和低档位微机→→第代:中高档位微机Z、I、MAppleII微机第代:位微机→→IBMPC系列机微型计算机的发展(续)微型计算机的发展(续)第代:位微机→→Pentium→PentiumII→PentiumIII→Pentium位PC机、Macintosh机、PS机第代:位微机Itanium、位RISC微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站微型计算机的应用微型计算机的应用计算机应用通常分成如下各个领域科学计算数据处理实时控制计算机辅助设计人工智能……由于微型计算机具有如下特点体积小、价格低工作可靠、使用方便、通用性强……所以可以分为两个主要应用方向微型计算机的应用微型计算机的应用用于数值计算、数据处理及信息管理方向通用微机例如:PC微机功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及智能化仪器仪表方向专用微机例如:单片机、工控机可靠性高、实时性强程序相对简单、处理数据量小将CPU以及其他主要部件(如ROM、RAM、IO接口)都集成在一个微处理器芯片中例如:常用的MCS、MCS微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成区别微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成微处理器子系统存储器IO设备和IO接口系统总线系统总线系统总线总线是指传递信息的一组公用导线总线是传送信息的公共通道微机系统采用总线结构连接系统功能部件总线信号可分成三组地址总线AB:传送地址信息数据总线DB:传送数据信息控制总线CB:传送控制信息总线信号总线信号地址总线AB输出将要访问的内存单元或IO端口的地址地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围数据总线DBCPU读操作时外部数据通过数据总线送往CPUCPU写操作时CPU数据通过数据总线送往外部数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数控制总线CB协调系统中各部件的操作有输出控制、输入状态等信号控制总线决定了系统总线的特点例如功能、适应性等举例举例特点微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统为什么采用汇编语言?IBMPC系列机系统IBMPC系列机系统位IBMPC系列机是位微机的基础CPUIBMPC机IBMPCAT机IBMPCXT机硬件基本组成硬件基本组成位和位PC机的基本部件相同主机板组成主机板组成微处理器子系统:位内部结构、位数据总线、位地址总线、MHz主频存储器ROMBIOS、主体为RAMIO接口控制电路A、、A、等IO通道线的IBMPC总线存储空间的分配存储空间的分配常规内存:MB基本RAM区:KB保留RAM区:KB扩展ROM区:KB基本ROM区:KB扩展内存:用作RAM区IO空间的分配IO空间的分配x访问外设时只使用低位A~A寻址K个位IO端口PC机仅使用低位A~A寻址个位IO端口 第章:计算机中的数据表示第章:计算机中的数据表示存储容量的表达比特b(二进制位)字节B(二进制位)KB=B=BMB=B、GB=B进制的表示二进制数用B或b结尾十进制数可不用结尾字母也可用D或d结尾十六进制数用H或h结尾世界上第一台计算机ENIAC世界上第一台计算机ENIAC返回Intel和采用的计算器Intel和采用的计算器返回Apple微型计算机Apple微型计算机AppleIAppleII返回IBMPC系列机IBMPC系列机CPUIBMPC机IBMPCAT机IBMPCXT机返回英特尔微处理器芯片英特尔微处理器芯片PentiumPentium返回明确个概念的区别明确个概念的区别微处理器(Microprocessor)一个大规模集成电路芯片内含控制器、运算器和寄存器等微机中的核心芯片微型计算机(Microcomputer)通常指微型计算机的硬件系统还有一般的说法:微机、微型机微型计算机系统(Microcomputersystem)指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统返回IntelxCPU的地址线条数IntelxCPU的地址线条数Intelx地址条数存储容量MBMBMBGB~Pentium返回IntelxCPU的数据线条数IntelxCPU的数据线条数Intelx数据位数~Pentium返回系统总线的使用特点系统总线的使用特点除了CPU外还有DMA控制器和协处理器都具有控制系统总线的能力。它们被称为“总线主控设备”在某一个时刻只能由一个总线主控设备来控制系统总线在连接系统总线的各个设备中某一个时刻只能有一个发送者向总线发送信号但可以有多个设备从总线上同时获得信号返回第二章微处理器微处理器主要的性能指标主频第二章外频工作电压制造工艺地址线宽度数据线宽度内置协处理器微处理器飞速发展微处理器飞速发展奔腾奔腾代奔腾代奔腾代IA(安腾)微处理器Intel公司年推出年推出,于年用于IBMPCXT中的内部结构 一、总线接口部件BIU(BusinterfaceUnit) 二、执行部件(ExecutionUnit)结构第章:的功能结构第章:的功能结构的内部结构从功能上分成两个单元总线接口单元BIU管理与系统总线的接口负责CPU对存储器和外设进行访问执行单元EU负责指令的译码、执行和数据的运算两个单元相互独立分别完成各自操作还可以并行执行实现指令预取(指令读取和执行的流水线操作)第章:的寄存器结构第章:的寄存器结构的寄存器组有个通用寄存器个段寄存器个标志寄存器个指令指针寄存器他们均为位!图示汇编语言程序员看到的处理器就是寄存器所以一定要熟悉这些寄存器的名称和作用第章:通用寄存器第章:通用寄存器有个通用的位寄存器()数据寄存器:AXBXCXDX()变址寄存器:SIDI()指针寄存器:BPSP个数据寄存器还可以分成高位和低位两个独立的寄存器这样又形成个通用的位寄存器AX:AHALBX:BHBLCX:CHCLDX:DHDL内部结构第章:()数据寄存器第章:()数据寄存器AX称为累加器(Accumulator)使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等BX称为基址寄存器(BaseaddressRegister)常用做存放存储器地址CX称为计数器(Counter)作为循环和串操作等指令中的隐含计数器DX称为数据寄存器(Dataregister)常用来存放双字长数据的高位或存放外设端口地址第章:()数据寄存器第章:()数据寄存器AX称为累加器(Accumulator)使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等BX称为基址寄存器(BaseaddressRegister)常用做存放存储器地址CX称为计数器(Counter)作为循环和串操作等指令中的隐含计数器DX称为数据寄存器(Dataregister)常用来存放双字长数据的高位或存放外设端口地址内部结构第章:()变址寄存器第章:()变址寄存器位变址寄存器SI和DI常用于存储器变址寻址方式时提供地址SI是源地址寄存器(SourceIndex)DI是目的地址寄存器(DestinationIndex)在串操作类指令中SI、DI还有较特殊的用法现在不必完全理解以后会详细展开内部结构第章:()指针寄存器第章:()指针寄存器指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据SP为堆栈指针寄存器(StackPointer),指示堆栈段栈顶的位置(偏移地址)BP为基址指针寄存器(BasePointer)表示数据在堆栈段中的基地址SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址堆栈(Stack)是主存中一个特殊的区域采用“先进后出”或“后进先出”存取操作方式、而不是随机存取方式。用形成的微机系统中堆栈区域被称为堆栈段内部结构第章:指令指针寄存器第章:指令指针寄存器IP(InstructionPointer)为指令指针寄存器指示主存储器指令的位置随着指令的执行IP将自动修改以指示下一条指令所在的存储器位置IP寄存器是一个专用寄存器IP寄存器与CS段寄存器联合使用以确定下一条指令的存储单元地址内部结构第章:标志寄存器第章:标志寄存器标志(Flag)用于反映指令执行结果或控制指令执行形式处理器的各种标志形成了一个位的标志寄存器FLAGS(程序状态字PSW寄存器)程序设计需要利用标志的状态内部结构第章:标志寄存器分类第章:标志寄存器分类状态标志--用来记录程序运行结果的状态信息许多指令的执行都将相应地设置它CFZFSFPFOFAF控制标志--可由程序根据需要用指令设置用于控制处理器执行指令的方式DFIFTF标志寄存器FLAGS存储内部结构第章:进位标志CF(CarryFlag)第章:进位标志CF(CarryFlag)当运算结果的最高有效位有进位(加法)或借位(减法)时进位标志置即CF=否则CF=AHCH=BH没有进位:CF=AAHCH=()H有进位:CF=第章:零标志ZF(ZeroFlag)第章:零标志ZF(ZeroFlag)若运算结果为则ZF=否则ZF=AH+CH=BH结果不是零:ZF=H+CH=()H结果是零:ZF=注意:ZF为表示的结果是第章:符号标志SF(SignFlag)第章:符号标志SF(SignFlag)运算结果最高位为则SF=否则SF=AH+CH=BH最高位D=:SF=H+CH=()H最高位D=:SF=有符号数据用最高有效位表示数据的符号所以最高有效位就是符号标志的状态第章:奇偶标志PF(ParityFlag)第章:奇偶标志PF(ParityFlag)当运算结果最低字节中“”的个数为零或偶数时PF=否则PF=AH+CH=BH=B结果中有个“”是奇数:PF=PF标志仅反映最低位中“”的个数是偶或奇即使是进行位字操作第章:溢出标志OF(OverflowFlag)第章:溢出标志OF(OverflowFlag)若算术运算的结果有溢出则OF=否则OF=AHCH=BH产生溢出:OF=AAHCH=()H没有溢出:OF=返回第章:什么是溢出第章:什么是溢出处理器内部以补码表示有符号数位表达的整数范围是:+~-位表达的范围是:+~-如果运算结果超出这个范围就产生了溢出有溢出说明有符号数的运算结果不正确AH+CH=BH就是+=已经超出-~+范围产生溢出故OF=补码BH表达真值是-显然运算结果也不正确BH=B最高位为作为有符号数是负数对BH求反加等于:B+=B=AH=所以BH表达有符号数的真值为-第章:溢出和进位的区别第章:溢出和进位的区别溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围运算结果仍然正确溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围运算结果已经不正确第章:溢出和进位的对比第章:溢出和进位的对比例:AH+CH=BH无符号数运算:+=范围内无进位有符号数运算:+=范围外有溢出例:AAH+CH=()H无符号数运算:+=范围外有进位有符号数运算:-+=范围内无溢出第章:溢出和进位的应用场合第章:溢出和进位的应用场合处理器对两个操作数进行运算时按照无符号数求得结果并相应设置进位标志CF同时根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF应该利用哪个标志则由程序员来决定。也就是说如果将参加运算的操作数认为是无符号数就应该关心进位认为是有符号数则要注意是否溢出第章:溢出的判断第章:溢出的判断判断运算结果是否溢出有一个简单的规则:只有当两个相同符号数相加(包括不同符号数相减)而运算结果的符号与原数据符号相反时产生溢出因为此时的运算结果显然不正确其他情况下则不会产生溢出例:AH+CH=BH溢出例:AAH+CH无溢出例:AH-CH无溢出例:AAH-CH=DH溢出返回第章:辅助进位标志AF(AuxiliaryCarryFlag)第章:辅助进位标志AF(AuxiliaryCarryFlag)AH+CH=BHD有进位:AF=运算时D位(低半字节)有进位或借位时AF=否则AF=这个标志主要由处理器内部使用用于十进制算术运算调整指令中用户一般不必关心第章:方向标志DF(DirectionFlag)第章:方向标志DF(DirectionFlag)用于串操作指令中控制地址的变化方向:设置DF=存储器地址自动增加设置DF=存储器地址自动减少CLD指令复位方向标志:DF=STD指令置位方向标志:DF=第章:中断允许标志IF(InterruptenableFlag)第章:中断允许标志IF(InterruptenableFlag)控制可屏蔽中断是否可以被处理器响应:设置IF=则允许中断设置IF=则禁止中断CLI指令复位中断标志:IF=STI指令置位中断标志:IF=第章:陷阱标志TF(TrapFlag)第章:陷阱标志TF(TrapFlag)用于控制处理器进入单步操作方式:设置TF=处理器正常工作设置TF=处理器单步执行指令单步执行指令处理器在每条指令执行结束时便产生一个编号为的内部中断这种内部中断称为单步中断所以TF也称为单步标志利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试第章:的存储器结构第章:的存储器结构存储器是计算机存储信息的地方。掌握数据存储格式以及存储器的分段管理对以后的汇编程序设计非常重要你能区别寄存器、存储器(主存)、外存(包括硬盘、光盘、磁带等存储介质)吗?答案第章:寄存器、存储器和外存的区别第章:寄存器、存储器和外存的区别寄存器是微处理器(CPU)内部暂存数据的存储单元以名称表示例如:AXBX…等存储器也就是平时所说的主存也叫内存可直接与CPU进行数据交换。主存利用地址区别外存主要指用来长久保存数据的外部存储介质常见的有硬盘、光盘、磁带、U盘等。外存的数据只能通过主存间接地与CPU交换数据程序及其数据可以长久存放在外存在运行需要时才进入主存第章:数据的存储格式第章:数据的存储格式计算机中信息的单位二进制位Bit:存储一位二进制数:或字节Byte:个二进制位D~D字Word:位个字节D~D双字DWord:位个字节D~D最低有效位LSB:数据的最低位D位最高有效位MSB:数据的最高位对应字节、字、双字分别指D、D、D位图示第章:存储单元及其存储内容第章:存储单元及其存储内容每个存储单元都有一个编号被称为存储器地址每个存储单元存放一个字节的内容图示H单元存放有一个数据H表达为H=H第章:多字节数据存放方式第章:多字节数据存放方式多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元:存放时低字节存入低地址高字节存入高地址表达时用它的低地址表示多字节数据占据的地址空间。图中H“字”单元的内容为:H=HH号“双字”单元的内容为:H=Hx处理器采用“低对低、高对高”的存储形式被称为“小端方式LittleEndian”。相对应还存在“大端方式BigEndian”。图示第章:数据的地址对齐第章:数据的地址对齐同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等(视具体情况来确定)字单元安排在偶地址(xxxB)、双字单元安排在模地址(xxB)等被称为“地址对齐(Align)”对于不对齐地址的数据处理器访问时需要额外的访问存储器时间应该将数据的地址对齐以取得较高的存取速度第章:存储器的分段管理第章:存储器的分段管理CPU有条地址线最大可寻址空间为=MB物理地址范围从H~FFFFFHCPU将MB空间分成许多逻辑段(Segment)每个段最大限制为KB段地址的低位为B这样一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外还具有多个逻辑地址第章:物理地址和逻辑地址第章:物理地址和逻辑地址CPU存储系统中对应每个物理存储单元都有一个唯一的位编号就是物理地址从H~FFFFFH分段后在用户编程时采用逻辑地址形式为段基地址:段内偏移地址分隔符物理地址H逻辑地址H:H第章:逻辑地址第章:逻辑地址段地址说明逻辑段在主存中的起始位置规定段地址必须是模地址:xxxxH省略低位B段地址就可以用位数据表示就能用位段寄存器表达段地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量每段不超过KB偏移地址也可用位数据表示第章:物理地址和逻辑地址的转换第章:物理地址和逻辑地址的转换将逻辑地址中的段地址左移位加上偏移地址就得到位物理地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址:、:F物理地址HH第章:段寄存器第章:段寄存器有个位段寄存器CS(代码段)指明代码段的起始地址SS(堆栈段)指明堆栈段的起始地址DS(数据段)指明数据段的起始地址ES(附加段)指明附加段的起始地址每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址每种逻辑段均有各自的用途内部结构CSSSDSES如何分配各个逻辑段?第章:代码段寄存器CS(CodeSegment)第章:代码段寄存器CS(CodeSegment)代码段用来存放程序的指令序列代码段寄存器CS存放代码段的段地址指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令第章:堆栈段寄存器SS(StackSegment)第章:堆栈段寄存器SS(StackSegment)堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据第章:数据段寄存器DS(DataSegment)第章:数据段寄存器DS(DataSegment)数据段存放运行程序所用的数据数据段寄存器DS存放数据段的段地址各种主存寻址方式(有效地址EA)得到存储器中操作数的偏移地址处理器利用DS:EA存取数据段中的数据第章:附加段寄存器ES(ExtraSegment)第章:附加段寄存器ES(ExtraSegment)附加段是附加的数据段也保存数据:附加段寄存器ES存放附加段的段地址各种主存寻址方式(有效地址EA)得到存储器中操作数的偏移地址处理器利用ES:EA存取附加段中的数据串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域第章:如何分配各个逻辑段第章:如何分配各个逻辑段程序的指令序列必须安排在代码段程序使用的堆栈一定在堆栈段程序中的数据默认是安排在数据段也经常安排在附加段尤其是串操作的目的区必须是附加段数据的存放比较灵活实际上可以存放在任何一种逻辑段中演示第章:段超越前缀指令第章:段超越前缀指令没有指明时一般的数据访问在DS段使用BP访问主存则在SS段默认的情况允许改变需要使用段超越前缀指令指令系统中有个:CS:代码段超越使用代码段的数据SS:堆栈段超越使用堆栈段的数据DS:数据段超越使用数据段的数据ES:附加段超越使用附加段的数据示例第章:段超越的示例第章:段超越的示例没有段超越的指令实例:MOVAX,HAX←DS:H从默认的DS数据段取出数据采用段超越前缀的指令实例:MOVAX,ES:HAX←ES:H从指定的ES附加段取出数据总结第章:段寄存器的使用规定第章:段寄存器的使用规定第章:寄存器的总结第章:寄存器的总结有个位通用寄存器、个位通用寄存器有个状态标志和个控制标志将MB存储空间分段管理有个段寄存器对应种逻辑段有个段超越前缀指令用于明确指定数据所在的逻辑段熟悉上述内容后就可以进入下节内部图的内部结构的内部结构的指令执行过程的指令执行过程图的存储格式图的存储格式低地址LSBMSB逻辑段的分配逻辑段的分配的内部结构的内部结构内部暂存器IPESSSDSCS输入输出控制电路外部总线执行部分控制电路∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队列执行部件(EU)总线接口部件(BIU)位位位位返回的指令执行过程的指令执行过程返回第章第章指令系统第章:的寻址方式第章:的寻址方式从的指令格式入手论述:立即数寻址方式寄存器寻址方式存储器寻址方式进而熟悉汇编语言指令格式尤其是其中操作数的表达方法为展开指令系统做好准备第章:指令的组成第章:指令的组成操作码说明计算机要执行哪种操作如传送、运算、移位、跳转等操作它是指令中不可缺少的组成部分操作数是指令执行的参与者即各种操作的对象有些指令不需要操作数通常的指令都有一个或两个操作数也有个别指令有个甚至个操作数第章:指令的助记符格式第章:指令的助记符格式操作数常被称为源操作数src它表示参与指令操作的一个对象操作数成被称为目的操作数dest它不仅可以作为指令操作的一个对象还可以用来存放指令操作的结果分号后的内容是对指令的解释操作码操作数操作数注释汇编语句格式第章:指令的操作码和操作数第章:指令的操作码和操作数每种指令的操作码:用一个助记符表示(指令功能的英文缩写)对应着机器指令的一个或多个二进制编码指令中的操作数:可以是一个具体的数值可以是存放数据的寄存器或指明数据在主存位置的存储器地址第章:操作数的寻址方式第章:操作数的寻址方式指令系统设计了多种操作数的来源寻找操作数的过程就是操作数的寻址把寻找操作数的方式叫做(操作数)寻址方式理解操作数的寻址方式是理解指令功能的前提操作数采取哪一种寻址方式一方面会影响处理器执行指令的速度和效率另一方面对程序设计也很重要MOV指令第章:立即数寻址方式第章:立即数寻址方式指令中的操作数直接存放在机器代码中紧跟在操作码之后(操作数作为指令的一部分存放在操作码之后的主存单元中)这种操作数被称为立即数imm可以是位数值i(H~FFH)也可以是位数值i(H~FFFFH)立即数寻址方式常用来给寄存器和存储单元赋值多以常量形式出现演示MOVAX,HAX←H第章:寄存器寻址方式第章:寄存器寻址方式操作数存放在CPU的内部寄存器reg中:位寄存器r:AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL位寄存器r:AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP个段寄存器seg:CS、DS、SS、ES寄存器名表示其内容(操作数)演示MOVAX,BXAX←BX第章:存储器寻址方式第章: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)设计了多种存储器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、寄存器相对寻址方式、基址变址寻址方式、相对基址变址寻址方式第章:直接寻址方式第章:直接寻址方式直接寻址方式的有效地址在指令中直接给出默认的段地址在DS段寄存器可使用段超越前缀改变用中括号包含有效地址表达存储单元的内容演示MOVAX,HAX←DS:HMOVAX,ES:HAX←ES:H第章:寄存器间接寻址方式第章:寄存器间接寻址方式有效地址存放在基址寄存器BX或变址寄存器SI、DI中默认的段地址在DS段寄存器可使用段超越前缀改变演示MOVAX,BXAX←DS:BX第章:寄存器相对寻址方式第章:寄存器相对寻址方式有效地址是寄存器内容与有符号位或位位移量之和寄存器可以是BX、BP或SI、DI有效地址=BXBPSIDI+位位移量段地址对应BXSIDI寄存器默认是DS对应BP寄存器默认是SS可用段超越前缀改变演示MOVAX,SIHAX←DS:SIHMOVAX,HSIAX←DS:SIH第章:基址变址寻址方式第章:基址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=BXBP+SIDI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演示MOVAX,BXSIAX←DS:BXSIMOVAX,BXSIAX←DS:BXSI第章:相对基址变址寻址方式第章:相对基址变址寻址方式有效地址是基址寄存器(BXBP)、变址寄存器(SIDI)与一个位或位位移量之和:有效地址=BXBP+SIDI+位位移量段地址对应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演示MOVAX,BXDIAX←DS:BXDIMOVAX,BXDIMOVAX,BXDI第章:存储器寻址方式中的变量第章:存储器寻址方式中的变量变量指示内存中的数据变量名具有地址属性。存储器寻找方式中经常采用变量形式变量的定义WVARDWH定义位变量WVAR具有初值H假设其偏移地址为H单独引用变量名是直接寻址方式MOVAX,WVAR指令功能:AX=H等同于MOVAX,H相对寻址方式中变量名表示其偏移地址相当于位移量MOVAX,DIWVAR=MOVAX,WVARDI等同于MOVAX,DIH第章:相对寻址方式中的位移量第章:相对寻址方式中的位移量在寄存器相对和相对基址变址寻址方式中其位移量不仅可用常量表示也可用符号表示这个符号可以是变量名例如WVAR变量而且支持多种表达形式MOVAX,DIWVAR等同于MOVAX,WVARDIMOVAX,BXSIWVAR等同于MOVAX,WVARBXSI等同于MOVAX,WVARBXSI第章:操作数的表达符号()第章:操作数的表达符号()第章:操作数的表达符号()第章:操作数的表达符号()掌握操作数的寻址方式后进入指令学习汇编语言的两种语句格式汇编语言的两种语句格式⑴执行性语句执行性语句用于表达处理器指令(也称为硬指令)汇编后对应一条指令代码。由处理器指令组成的代码序列是程序设计的主体标号:硬指令助记符操作数,操作数注释⑵说明性语句说明性语句用于表达伪指令指示源程序如何汇编、变量怎样定义、过程怎么设置等名字伪指令助记符参数,参数,……注释MOV指令的功能MOV指令的功能立即数寻址方式立即数寻址方式寄存器寻址方式寄存器寻址方式直接寻址方式直接寻址方式间接寻址方式间接寻址方式相对寻址方式相对寻址方式基址变址寻址方式基址变址寻址方式相对基址变址寻址方式相对基址变址寻址方式第章第章指令系统第章:数据传送类指令第章:数据传送类指令数据传送是计算机中最基本、最重要的一种操作,传送指令也是最常使用的一类指令传送指令把数据从一个位置传送到另一个位置除标志寄存器传送指令外均不影响标志位重点掌握MOVXCHGXLATPUSHPOPLEA第章:通用数据传送指令第章:通用数据传送指令提供方便灵活的通用传送操作有条指令通用数据传送MOV数据交换XCHGAL与字节表间数据传送XLAT第章:传送指令MOV(move)第章:传送指令MOV(move)把一个字节或字的操作数从源地址传送至目的地址MOVregmem,imm立即数送寄存器或主存MOVregmemseg,reg寄存器送(段)寄存器或主存MOVregseg,mem主存送(段)寄存器MOVregmem,seg段寄存器送寄存器或主存演示MOV指令传送功能图解第章:MOV指令--立即数传送第章:MOV指令--立即数传送movcl,cl←字节传送movdx,ffhdx←ffh字传送movsi,hsi←h字传送movbvar,ah字节传送假设bvar是一个字节变量定义如下:bvardbmovwvar,bh字传送假设wvar是一个字变量定义如下:wvardw明确指令是字节操作还是字操作MOVregmem,imm立即数送寄存器或主存第章:MOV指令--寄存器传送第章:MOV指令--寄存器传送movah,alah←al字节传送movbvar,chbvar←ch字节传送movax,bxax←bx字传送movds,axds←ax字传送movbx,albx←al字节传送寄存器具有明确的字节和字类型MOVregmemseg,reg寄存器送(段)寄存器或主存第章:MOV指令--存储器传送第章:MOV指令--存储器传送moval,bxal←ds:bxmovdx,bpdx←ss:bpmovdx,bpdx←ss:bpmoves,sies←ds:si不存在存储器向存储器的传送指令MOVregseg,mem主存送(段)寄存器第章:MOV指令--段寄存器传送第章:MOV指令--段寄存器传送movsi,dsmovax,dsax←dsmoves,axes←ax←ds对段寄存器的操作不灵活MOVregmem,seg段寄存器送寄存器或主存第章:MOV指令传送功能图解第章:MOV指令传送功能图解MOV指令也并非任意传送!非法指令的主要现象:CS两个操作数的类型不一致无法确定是字节量还是字量操作两个操作数都是存储器段寄存器的操作有一些限制第章:非法指令--两个操作数类型不一致第章:非法指令--两个操作数类型不一致在绝大多数双操作数指令中目的操作数和源操作数必须具有一致的数据类型或者同为字量或者同为字节量否则为非法指令MOVAL,AH非法指令修正:movax,ahMOVSI,DL非法指令修正:movdh,movsi,dx第章:非法指令--无法确定是字节量还是字量操作第章:非法指令--无法确定是字节量还是字量操作当无法通过任一个操作数确定是操作类型时需要利用汇编语言的操作符显式指明MOVBXSI,非法指令修正:movbyteptrbxsi,byteptr说明是字节操作movwordptrbxsi,wordptr说明是字操作第章:非法指令--两个操作数都是存储器第章:非法指令--两个操作数都是存储器指令系统除串操作指令外不允许两个操作数都是存储单元(存储器操作数)MOVbuf,buf非法指令修正:假设buf和buf是两个字变量movax,bufmovbuf,ax假设buf和buf是两个字节变量moval,bufmovbuf,al第章:非法指令--段寄存器的操作有一些限制第章:非法指令--段寄存器的操作有一些限制指令系统中能直接对段寄存器操作的指令只有MOV等个别传送指令并且不灵活MOVDS,ES非法指令修正:movax,esmovds,axMOVDS,H非法指令修正:movax,hmovds,axMOVCS,SI非法指令指令存在但不能执行第章:交换指令XCHG(exchange)第章:交换指令XCHG(exchange)把两个地方的数据进行互换寄存器与寄存器之间对换数据寄存器与存储器之间对换数据不能在存储器与存储器之间对换数据XCHGreg,regmemregregmem演示例第章:例数据交换第章:例数据交换movax,hax=hxchgah,alax=h等同于xchgal,ahmovwvar,hwvar是一个字量变量xchgax,wvarax=hwvar=h等同于xchgwvar,axxchgal,byteptrwvarax=hwvar=h“byteptrwvar”强制为字节量只取高字节与AL类型交换否则数据类型不匹配第章:换码指令XLAT(translate)第章:换码指令XLAT(translate)将BX指定的缓冲区中、AL指定的位移处的一个字节数据取出赋给AL换码指令执行前:在主存建立一个字节量表格内含要转换成的目的代码表格首地址存放于BXAL存放相对表格首地址的位移量换码指令执行后:将AL寄存器的内容转换为目标代码XLATal←ds:bxal演示第章:堆栈操作指令第章:堆栈操作指令堆栈是一个“后进先出FILO”(或说“先进后出FILO”)的主存区域位于堆栈段中SS段寄存器记录其段地址堆栈只有一个出口即当前栈顶用堆栈指针寄存器SP指定堆栈只有两种基本操作:进栈和出栈对应两条指令PUSH和POP图示第章:进栈指令PUSH第章:进栈指令PUSH进栈指令先使堆栈指针SP减然后把一个字操作数存入堆栈顶部PUSHrmsegSP←SP-SS:SP←rmseg演示pushaxpushh第章:出栈指令POP第章:出栈指令POP出栈指令把栈顶的一个字传送至指定的目的操作数然后堆栈指针SP加POPrmsegrmseg←SS:SPSP←SP+popaxpopwvar演示第章:堆栈操作的特点第章:堆栈操作的特点堆栈操作的单位是字进栈和出栈只对字量字量数据从栈顶压入和弹出时都是低地址字节送低字节高地址字节送高字节堆栈操作遵循先进后出原则但可用存储器寻址方式随机存取堆栈中的数据堆栈段是程序中不可或缺的一个内存区常用来临时存放数据传递参数保存和恢复寄存器第章:标志操作指令第章:标志操作指令标志位操作指令CLC复位进位标志:CF←STC置位进位标志:CF←CMC求反进位标志:CF←~CFCLD复位方向标志:DF←STD置位方向标志:DF←CLI复位中断标志:IF←STI置位中断标志:IF←标志寄存器低字节与AH的传送指令标志寄存器出入堆栈指令标志寄存器传送指令标志寄存器传送指令标志寄存器传送指令用来传送标志寄存器FLAGS的内容方便进行对各个标志位的直接操作有对条指令低位传送:LAHF和SAHF位传送:PUSHF和POPF标志低字节进出AH指令标志低字节进出AH指令LAHFAH←FLAGS的低字节LAHF指令将标志寄存器的低字节送寄存器AHSFZFAFPFCF状态标志位分别送入AH的第位而AH的第位任意SAHFFLAGS的低字节←AHSAHF将AH寄存器内容送FLAGS的低字节用AH的第位相应设置SFZFAFPFCF标志标志寄存器进出堆栈指令标志寄存器进出堆栈指令PUSHFSP←SP-SS:SP←FLAGSPUSHF指令将标志寄存器的内容压入堆栈同时栈顶指针SP减POPFFLAGS←SS:SPSP←SP+POPF指令将栈顶字单元内容送标志寄存器同时栈顶指针SP加例题例:置位单步标志例:置位单步标志pushf保存全部标志到堆栈popax从堆栈中取出全部标志orax,h设置D=TF=ax其他位不变pushax将ax压入堆栈popfFLAGS←AX将堆栈内容取到标志寄存器地址传送指令地址传送指令地址传送指令将存储器单元的逻辑地址送至指定的寄存器有效地址传送指令LEA指针传送指令LDS和LES注意不是获取存储器单元的内容有效地址传送指令LEA(loadEA)有效地址传送指令LEA(loadEA)将存储器操作数的有效地址传送至指定的位寄存器中例题LEAr,memr←mem的有效地址EALEA例:获取有效地址例:获取有效地址movbx,hmovsi,chleabx,bxsifhBX=h+ch+fh=EH获得主存单元的有效地址不是物理地址也不是该单元的内容可以实现计算功能LEA指针传送指令指针传送指令LDSr,memr←memDS←memLDS指令将主存中mem指定的字送至r并将mem的下一字送DS寄存器LESr,memr←memES←memLES指令将主存中mem指定的字送至r并将mem的下一字送ES寄存器例题例:地址指针传送例:地址指针传送movwordptrh,hmovwordptrh,hlesdi,hes=hdi=hldssi,hds=hsi=hmem指定主存的连续个字节作为逻辑地址(位的地址指针)送入DS:r或ES:r输入输出指令输入输出指令通过输入输出指令与外设进行数据交换呈现给程序员的外设是端口(Port)即IO地址用于寻址外设端口的地址线为条端口最多为=(K)个端口号为H~FFFFH每个端口用于传送一个字节的外设数据输入输出寻址方式输入输出寻址方式的端口有K个无需分段设计有两种寻址方式直接寻址:只用于寻址H~FFH前个端口操作数i表示端口号间接寻址:可用于寻址全部K个端口DX寄存器的值就是端口号对大于FFH的端口只能采用间接寻址方式输入指令IN输入指令IN将外设数据传送给CPU内的ALAXINAL,i字节输入:AL←IO端口(i直接寻址)INAL,DX字节输入:AL←IO端口(DX间接寻址)INAX,i字输入:AX←IO端口(i直接寻址)INAX,DX字输入:AX←IO端口(DX间接寻址)IN例题例:输入字量例:输入字量直接寻址字节量输入inal,hmovah,alinal,h直接寻址字量输入inax,h间接寻址字量输入movdx,hinax,dx两段功能相同字量数据传送实际上实现了连续的两个端口地址的字节量传送IN输出指令OUT输出指令OUT将CPU内的ALAX数据传送给外设OUTi,AL字节输出:IO端口←AL(i直接寻址)OUTDX,AL字节输出:IO端口←AL(DX间接寻址)OUTi,AX字输出:IO端口←AX(i直接寻址)OUTDX,AX字输出:IO端口←AX(DX间接寻址)OUT例题例:输出字节量例:输出字节量间接寻址字节量输出movdx,fchmoval,houtdx,alOUTMOV指令的功能MOV指令的功能XCHG指令的功能XCHG指令的功能XLAT指令的功能XLAT指令的功能堆栈的图示堆栈的图示SSSPH(栈顶)存储器高地址堆栈段INAL,HINAL,HOUTH,ALOUTH,ALPUSH指令的功能PUSH指令的功能POP指令的功能POP指令的功能第章第章指令系统第章:算术运算类指令第章:算术运算类指令算术运算类指令用来执行二进制的算术运算:加减乘除。这类指令会根据运算结果影响状态标志有时要利用某些标志才能得到正确的结果使用他们时请留心有关状态标志重点掌握加法指令:ADD、ADC、INC减法指令:SUB、SBB、DEC、CMP、NEG第章:加法和减法指令第章:加法和减法指令加法指令:ADD,ADC和INC减法指令:SUB,SBB,DEC,NEG和CMP他们分别执行字或字节的加法和减法运算除INC和DEC不影响CF标志外其他按定义影响全部状态标志位操作数组合:运算指令助记符reg,immregmem运算指令助记符mem,immreg第章:加和减指令第章:加和减指令ADDdest,src加法:dest←dest+srcADD指令使目的操作数加上源操作数和的结果送到目的操作数SUBdest,src减法:dest←dest-srcSUB指令使目的操作数减去源操作数差的结果送到目的操作数第章:例题加法第章:例题加法movax,hAX=Haddal,hAL=H+H=FHAX=FHOF=SF=ZF=PF=CF=addax,fffhAX=FH+FFFH=BEHOF=SF=ZF=PF=CF=第章:例题减法第章:例题减法subah,fhAH=BH-FH=CHAX=CEHOF=SF=ZF=PF=CF=movwordptrh,efhH=EFH标志不变subh,axH=EFH-CEH=BHOF=SF=ZF=PF=CF=subsi,siSI=OF=SF=ZF=PF=CF=第章:带进位加和减指令第章:带进位加和

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新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

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