微机原理与接口技术笔记(一)

8088/8086 CPU特点

• 采用并行流水线工作方式
  • 通过设置指令预取队列实现
• 对内存进行分段管理
  • 分为4个段并设置地址段寄存器,实现对1MB空间的寻址
• 支持协处理器

最小模式过程

• 8088送ALE给地址锁存器,地址不会改变

• 

• 地址线和数据线
  • \(AD_0-AD_7\):低八位地址和低八位数据信号分时复用.传送地址时信号为单向,传送数据时为双向.
  • \(A_{16}-A_{19}\):高4位地址信号,与状态信号分时复用
  • \(A_8-A_{15}\):8位地址信号
• WR 写信号
• RD 读信号
• IO/M 访问内存/访问接口
• DEN 低电平有效,允许读写操作
• DT/R 传送方向控制
• READY 时钟周期,相当于CLK
• 第三个周期Ready是高电平,就表示工作结束,进行第四个周期,如果是低电平,就要插入一个等待周期
• 中断请求响应
  • INTR 可屏蔽中断请求输入端
  • NMI 非屏蔽中断请求输入端
  • INTA 中断响应输出端
• 总线保持信号
  • HOLD 总线保持请求信号输入端,CPU以外的其他设备要求占用总线时,向CPU发出请求
  • HLDA,CPU对HOLD的响应信号

• 执行单元EU

• 总线接口单元BIU
  • 从内存中取指令到指令预取队列
  • 负责与内存或者IO接口的数据传送
  • 在执行转移程序时,BIU使指令预取队列复位,从指定的新地址取指令,并立即传给执行单元执行.

• MN/MX 1-最大模式,0-最小模式

8088 内部寄存器

8个通用寄存器

• 数据寄存器
  • AX 累加器
  • BX 基址寄存器
  • CX 计数寄存器(循环 串操作)
  • DX 数据寄存器
• 地址指针寄存器
  • SP 堆栈指针寄存器,栈顶
  • BP 访问存放在内存单元的偏移地址

• BX指向的数据段,BP指向的堆栈段

• 变址寄存器
  • SI 源
  • DI 目标
• IP PC
• FLAGS
  • C 进位
  • F 溢出 两个符号数,看两个进位是否相同就可以判断
  • Z 为0时为1
  • S 运算结果最高位为1时
  • P 1的个数为偶数时为1
  • A bit3向bit4有进位时为1
  • T 单步工作
  • IF 中断允许标志位,为1时可以相应可屏蔽中断请求
  • D 串操作时确定方向
• 段寄存器(存放段基地址)
  • CS 代码段 存放指令代码
  • DS 数据段 存放数据
  • ES 附加段 存放数据
  • SS 堆栈段 暂时不用但是要保存的数据

实地址寻址

• 物理地址=段基地址*16+偏移地址
• 一个内存单元在同一时刻可以属于两个不同类型的段.
• 堆栈段

• 该看p23

• 8位寄存器中存放的均为运算的数据

• AX CX一定是数据,BX,DX可能是地址

汇编

MOV

• MOV指令不影响标志位

• 两操作数长度相同
• 源操作数 寄存器 存储器 立即数 目的操作数 寄存器 存储器
• 不允许同时为存储器
• 两操作数不能同时为段寄存器
• 源操作数是立即数时,目标操作数不能是段寄存器
• IP和CS不作为目标操作数，FLAGS不作为操作数
• 不能用立即寻址给段寄存器赋值

• MOV DX,09H(√)DX高八位是0，低八位是9

• 将 * 的ASCII码送入内存数据1000H开始的100个单元中

MOV DI，1000H
MOV CX，64H//常数100
MOV AL，2AH
AGAIN：MOV [DI],AL
      INC DI
      DEC CX
      JNZ AGAIN//CX不为0就跳转
      HLT

堆栈

• 先进先出
• push先SP--,再存数,pop先取数到AL,再SP++
• 以字为单位，一定是16位，没有8位
• 操作数可以是寄存器和存储器，但不能是立即数，但操作指令不能是立即数ddddddddddddd

底下是高地址，上面是低地址，然后先压低地址，再压高地址

交换指令

• 没有源操作数和目的操作数，一个立即数也不能有
• 不允许使用段寄存器

查表指令

• 用BX表示首地址，AL表示位移量
• BX+AL所指单元送AL
• 相当于AL是数组首地址,BX是下标,进行一次iloc访问

字符扩展指令

• 符号位扩展到高位，无符号数补0，隐含的操作数AX、DX
• CBW 字节到字
  • AL内容扩展到AX
  • 最高位为1，AH=FFH
  • 最高位为0，AH=00H
• CWD 字到双字
  • AX内容扩展到DX，AX
  • 最高位1，DX=FFFFH
  • 最高位0，DX=0000H

LEA指令

• 源操作数必须是存储器，目的操作数通常是间址寄存器

• 将变量的16位偏移地址写入到目标寄存器

• MOV读取的内容，LEA读取的地址

• 将数据段中首地址为MEM1的50个字节的数据传送到同一逻辑段首地址为MEM2的区域存放，编写相应的程序段。

• LEA SI,MEM1
  LEA DI,MEM2
  MOV CL,50
  NEXT:MOV AL,[SI]
     MOV [DI],AL//两个存储器中间不能直接传，需要通过寄存器
     INC SI
     INC DI
     JNZ NEXT
     HLT

LDS、LES

• 将一个32位的远地址指针写入目标寄存器
• LDS：将源操作数的偏移地址送目标寄存器
• LES：将源操作数的偏移地址送目标寄存器，将源操作数的段地址送给ES

标志传送指令

• LAHF：将FLAGS低八位装入AH
• SAHF：AH装入FLAGS的低八位
• PUSHF:stack<-Flags
• POPF Flags<-stack
• PUSHA 所有的Rc16入栈 POPA
• Rc16:AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI

I/O端口

• IO接口中用于存储数据,可以直接被CPU访问的寄存器.

IN acc,PORT 从端口地址读入数据到累加器
OUT PORT,acc 将累加器的值输出到端口中,acc只能是AL/AX

8位时,直接给出8位地址,16位时,端口地址由DX指定.

算术运算类指令

• ADD

• ADC 带进位加法 d<-d+s+C

• INC,DEC将操作数视为无符号数,会影响标志位,但是不影响进位标志C

• 无符号进位标志看C,有符号看O

• 在内存的First和Secontd开始的区域中分别 存放着2F365H和 5E024 H两个数，要求求 其和，并存入Third中。

• 注意字长是32位,加完一次后需要再加2

  MOV AX,First
  ADD AX,Second
  MOV Third,AX
  MOV AX,First+2//要考虑进位,使用ADC
  ADC AX,Second+2
  MOV Third+2,AX

• 求内存数据段中M1为首和M2为首的两个20字节数之和,并将结果写入M2为首的区域.

//按字节
LEA SI,M1
LEA DI,M2
MOV CX,20
CLC//make CF = 0
NEXT:
    MOV AL,[SI]
    ADC [DI],AL// [DI]+Al+CF->[DI]
    INC SI
    INC DI
    DEC CX
    JNZ NEXT
    HLT//暂停
//按字2
LEA SI,M1
LEA DI,M2
MOV CX,10
CLC//make CF = 0
NEXT:
    MOV AX,[SI]
    ADC [DI],AX// [DI]+Al+CF->[DI]
    ADD SI,2
    ADD DI,2
    DEC CX
    JNZ NEXT
    HLT//暂停

• SBB \(OPRD1-OPRD2-CF->OPRD1\)

• NEG \(0-OPRD->OPRD\),执行后除非操作数为0,否则CF都是1.
  80H或者8000H执行后结果不变,但是OF置1(溢出),其他情况下均置0.就是各位取反+1

• CMP仅影响标志位
  • 在减法中,小的减大的表示有借位,C=1;
  • 无符号数 CF=0 AX>=BX, CF=1,AX
  • 有符号数 OF SF相同时,AX>=BX,否则AX
  • 20个数中找最大数

LEA BX,MAX
LEA SI,BUF
MOV CL,20
MOV AL,[SI]
NEXT:
    INC SI
    CMP AL,[SI]
    JNC GOON //CF=0转移
    XCHG [SI],AL
GOON:DEC CL
    JNZ NEXT//如果不为0就跳转
    MOV [BX],AL
    HLT

乘除运算指令

乘法指令隐含了存放被乘数的AL或AX,以及存放结果的AX或AX DX.

无符号乘法的操作数不能是立即数

除法

• OPRD字节数,执行AX/OPRD
• AL=商,AH=余数
• OPRD双字节数
• DXAX/OPRD
• AX=商,DX=余数

INC,DEC的执行不会影响CF,其他算术类指令会影响状态标志位

• 乘法运算中,乘积是乘数的双倍字长
• 除法要求被除数是除数的双倍字长

逻辑运算指令

• 除了"非",其余指令的执行都会影响除AF外的标志

• 无论运算结果如何,都会使CFOF清零

• AND AL,0FH 实现掩码

• AND AX,AX 使得CFOF清零

• 从地址为3F8H端口读入一个字节数,如果该数bit1位为1,则可从38FH端口将DATA为首地址的1个字输出,否则不能进行数据传送

  MOV DX,3F8H
  WATT:IN AL,DX
     AND Al,02H
     JZ WATT
     MOV DX,38FH
     MOV AX,DATA
     OUT DX,AX

• OR 使得某些位为1

• 非运算对标志位无影响

• XOR AX,AX 清零

• TEST OPRD1,OPRD2,执行与运算,demo结果不写回

• 从地址为3F8H端口读入一个字节数,如果该数bit1位 bit3位和bit5位同时为1,则可从38FH端口将DATA为首地址的1个字输出,否则不能进行数据传送

  LEA SI,DATA
  MOV DX,3F8H
  WATT:IN AL,DX
    AND AL,2AH
    XOR AL,2AH//0010 1010,如果这些位都是1,那么XOR后一定为0
    JNZ WATT
  
    MOV DX,38FH
    MOV AX,[SI]
    OUT DX,AX

移位操作指令

• 当目标操作数为存储器操作数时,需要说明其字长,移动的位数只能是1或者是CL

• 算术左移逻辑左移:最高位移到CF,最低位为0

• 逻辑右移:最低位->CF,最高位0

• 算术右移:最低位->CF,最高位变符号位

• 循环移位可以戴震进位也可以不带CF

• 循环指令左右 对于某些状态进行测试

  • 高位和低位的交换
  • 与非循环移位组成32位或者更长字数的移位

  

LEA SI,MI
LEA DI,M2
MOV CH,4
NEXT:MOV AL,[SI]
     MOV BL,AL
     AND AL,0FH
     OR AL,30H
     MOV [DI],AL
     INC DI
     MOV AL,BL//还原
     MOV CL,4
     SHR AL,CL
     OR AL,30H
     MOV [DI],AL
     INC DI
     INC SI
     DEC CH
     JNZ NEXT
     HLT

串操作指令

• 要求两个操作数都在存储器,针对数据块和存储器的操作

• 串所在的区域 串的首地址 串的长度 方向

• 源串一般在数据段,偏移地址SI指定

• 目标串必须在附加段,由DI指定

• 串的长度由CX指定

• 操作方向DF=0增地址,DF=1减地址

• REP CX!=0时,REP后的指令将继续重复执行

• REPE CX!=0且ZF=1,重复执行

• REPNE CX!=0且ZF=0,重复指令

• MOVS

• 

• 增地址
  • 串传送 指针指向串尾+1
  • 串比较:指针指向结束位+1
• 减地址
  • 串尾-1
  • 结束位-1

• 串扫描指令 用于在指定存储区域中寻找某个关键字

• SCAS OPRD

• 

• MOV DI,2000H
  MOV BX,DI
  MOV CX,0AH
  MOV AL,'A'
  CLD//将DF清零,为增方向
  REPNZ SCASB
  JZ FOUND
  MOV DI,0
  JMP DONE
  FOUND:DEC DI//注意停下的时候还在+1的位置
      MOV DATA2,DI
      INC DI
      SUB DI,BX
  DONE:
    MOV DATA1,DI
    HLT
  

• LODS OPRD

• AL<-[DS:SI]

• AX<-[DS:SI]

• 将某个区域的数据串依次装入累加器,以便显示或输出到接口,

• 串存储指令
  STOS OPRD

  AL -> [ES:DI]

  AX -> [ES:DI]
  用于将内存中的某个区域置成相同的值

• 注意事项
  • 需要定义附加段
  • 需要设置数据的操作方向
  • 源串和目标串的指针分别为SI和DI
  • 传送类指令前加无条件重复前缀
  • 串比较类指令前加条件重复前缀,但前缀不影响ZF状态

​