第四章 寻址方式与指令系统

目录

第四章 寻址方式与指令系统... 2

4.1  指令系统概述... 2

4.1.1  指令的基本概念... 2

4.1.2  指令格式... 2

4.1.3  8086汇编语言格式... 2

4.1.4  指令的执行... 3

4.2  8086寻址方式... 3

4.2.1  数据寻址方式（程序寻址方式）... 3

4.2.2  指令寻址方式... 7

4.3  8086指令系统... 9

4.3.1  数据传送指令... 9

4.3.2  算术运算指令... 11

4.3.3  逻辑运算指令... 14

4.3.4  移位指令... 14

4.3.5  串操作指令... 15

4.3.6  程序控制指令... 16

4.3.7  处理器控制指令... 18

附录... 20

 

 

 

 

第四章 寻址方式与指令系统

4.1  指令系统概述

4.1.1  指令的基本概念

1、 程序：能够完成一个完整任务的一系列有序指令的集合。

指令：指示计算机进行某种操作的命令；不同的CPU能执行的指令种类、数量均不同。

指令系统：一台计算机所能执行的全部指令的集合。

2、系列计算机：基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。

3、机器指令（指令字）：计算机能直接理解和执行的二进制编码指令。

汇编指令：用助记符代替二进制指令，方便记忆和书写。

 

4.1.2  指令格式

1、汇编指令由操作码字段和操作数字段构成。

 

2、相关概念

操作码：规定指令所执行的操作；

操作数：地址码，直接给出参与运算的操作数或者描述操作数地址信息；

指令字长度：一个指令字中包含二进制代码的位数。

机器字长：指计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。

单字长指令：指令字长度等于机器字长的指令。

半字长指令：指令字长度等于半个机器字长度的指令。

双字长指令：指令字长度等于2个机器字长度的指令。

3、在一个指令系统中，如果各种指令字长度是相等的，称为等长指令字结构；如果各种指令字长度随指令功能而异，比如有的指令是单字长指令，有的指令是双字长指令，就称为变字长指令字结构。

 

4.1.3  8086汇编语言格式

1、8086指令的一般形式为：

标号: 操作码操作数; 注释

其中，标号和注释都是可选项。标号表示该指令在代码段中的偏移地址; 注释对该指令进行说明，不参加指令的执行。按照指令中所含操作数的个数，8086指令可划分为双操作指令、单操作指令和无操作指令。

2、几种形式的操作指令

①双操作数指令（两地址指令）

大多数指令需要两个操作数，分别为源操作数和目标操作数，指令运算结果存入目标操作数的地址中，操作数中原有的数据被取代。

注：双操作数指令必有一个操作数存放于寄存器中，不能两个操作数同为存储器操作数。

②单操作数指令（一地址指令）

指令中给出的单操作数通常为目标操作数，运算后存放运算结果，另一个操作数由指令隐含指定，在运算前提供。

③无操作数指令（零地址指令）

④三操作数指令（三地址指令）

 

4.1.4  指令的执行

要执行的程序段的指令，均保存在存储器中，当计算机需要执行一条指令时，首先产生这条指令的相应地址，并根据地址号打开相应的存储单元，取出指令代码，CPU根据指令代码的要求以及指令中的操作数，去执行相应的操作。

 

 

4.2  8086寻址方式

1、寻址方式：程序执行时，处理器首先根据指令地址访问相应的内存单元，取出指令代码，CPU再根据指令代码中的操作数字段，取出操作数，去执行相应的操作。其中形成指令地址或者操作数地址的方式即寻址方式。

 

4.2.1  数据寻址方式（程序寻址方式）

1、操作数存在方式：

①操作数包含在指令中，即指令的操作数部分就包含着操作数本身。

②操作数包含在CPU的某一个内部寄存器中，这时指令中的操作数是CPU内部的某一个寄存器

③操作数在内存的数据区中，这时指令中的操作数包含着此操作数的地址

④操作数在I/O端口寄存器中。这时指令中的操作数包含着此操作数的所在端口地址

2、立即寻址

操作数直接存放在指令中，紧跟在操作码之后，作为指令的一部分，存放在代码段里，这种操作数称为立即数。常用来给寄存器或者存储单元赋值。

Eg：MOV AX，251    ；把十进制数251送入寄存器AX，251为立即数

注：不能用于单操作数指令，且在双操作指令中，立即数也只能用于源操作数不能用于目标操作数。立即寻址方式只能适用于操作数固定的情况。

3、寄存器寻址

操作数在CPU内部的通用寄存器中，指令中指定寄存器名（机器指令中为寄存器的二进制编号）的寻址方式。寄存器如下：

8位通用寄存器R8：AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL

16位通用寄存器R16：AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP

4个段寄存器Seg：CS、DS、SS、ES

FLAGS标志寄存器

注：两个操作数不能同时为段寄存器；目的操作数不能是代码段寄存器。

4、存储器寻址

①操作数存放在存储器中，CPU取出指令后，为了获得操作数（对于源操作数）或操作数的存放地址（对于目的操作数）还要再次访问存储器。

EA=BXBP+SIDI+DISP

 

EA=（基址①）+（变址②）+偏移量③

EA：段地址由段寄存器给出，而偏移地址则要从指令地址码部分计算求得，这个偏移地址称为有效地址；

DISP：指令地址码给出的地址为形式地址或者位移量。

②几种存储器寻址

a.直接寻址：有效地址EA在指令中直接给出，默认段是DS。字在内存中占两个内存单元，低字节在前（低地址），高字节在后（高地址）；并以低字节的地址作为字的地址

Eg：MOV AX,[1000H] ；物理地址=DS*10H+1000H=31000H,假设DS=3000H

b.寄存器间接寻址：把内存操作数的有效地址存储于寄存器中，指令中给出存放地址的寄存器名；为了区别于寄存器寻址，寄存器名用“［］”括起。

不同的寄存器所隐含对应的段不同：采用SI、DI、BX 寄存器，数据存于数据段中；采用BP 寄存器，数据存于堆栈段中；操作数的物理地址计算式为：

PA＝DS*16＋SI / DI / BX

PA＝SS*10H＋B

Eg：假设DS=3000H,BX=1010H,(31010H)=12H,(31011H)=24H

则指令 MOV AX,[BX]  ；物理地址=DS*10H+BX=30000H+1010H=31010H

c.寄存器相对寻址

寄存器相对寻址时，操作数的有效地址分为两部分：一部分存于寄存器中，指令中给出该寄存器名；另一部分以偏移量的方式直接在指令中给出。

有效地址EA为基址寄存器（BX，BP）的内容加偏移量。当EA＝（BX）＋DISP时：PA＝（DS）×16＋EA；当EA＝（BP）＋DISP时：PA＝（SS）×16＋EA。

d. 基址加变址寻址

基址变址寻址时操作数的EA 分为两部分，分别存于两个寄存器中：一部分存于基址寄存器(BX或BP)中；另一部分存于变址寄存器(SI或DI)中；

指令中分别给出两个寄存器名。操作数的有效地址为：EA1＝BX+SI / DI 或EA2＝BP＋SI / DI

e. 相对基址加变址寻址

采用相对基址变址寻址时，操作数的有效地址分为三部分：一部分存于变址寄存器SI 或DI 中；一部分存于基址寄存器BX 或BP 中；一部分为偏移量。

5、I/O端口寻址

①I/O接口电路由接口寄存器组成，需要用编号区别各个寄存器：编号＝地址

 

②端口直接寻址方式

端口地址用8位立即数(0～255)表示

 

③端口间接寻址方式

当I/O端口地址大于FFH时，必须事先将端口地址存放在DX寄存器中。

 

4.2.2  指令寻址方式

1、指令寻址方式是指确定下一条将要执行指令地址的方法，有顺序寻址方式和跳转寻址方式。

2、顺序寻址方式：一条一条地按照顺序进行的顺序执行过程。

跳转寻址方式：程序控制类指令使程序转移到目标地址，从目标地址开始执行程序。目标地址既可以跟程序控制指令在同一个逻辑段内（段内转移），也可以在不同的逻辑段内（段间转移）。

 

一、段内直接寻址

1、段内直接寻址：只改变了IP寄存器的值而不改变CS寄存器的值，在转移指令中直接给出8 位或16 位的相对位移量，指令转向的有效地址为:(当前IP 的内容+相对位移量) -->( IP )

2、位移量为8位时，称段内直接短转移；位移量为16位时，称段内直接近转移

 

二、段间直接寻址

1、转移指令中直接给出了转向目标的段基址和段内偏移地址，用此地址分别取代（CS）和（IP）中的内容，完成从当前段向另一个段的转移

 

三、段内间接寻址

由转移指令中指定一个16位寄存器或存储器字单元的内容做为转移的有效地址，直接取代（IP）的内容。

 

四、段间间接寻址

在转移指令中给出一个存储单元的地址，用该地址所指的两个相邻字单元的内容（32位）来取代（CS）和（IP）中的内容，从而达到段间转移的目的。

 

 

4.3  8086指令系统

4.3.1  数据传送指令

数据传送：负责把数据、 地址或立即数送到寄存器或存储单元中。

数据传送指令可分为4种类型：

 

注意：不能直接把立即数赋值给段寄存器。

1. 通用数据传送指令

传送字或字节指令 MOV

格式： MOV dst, src ;

功能: src →dst

说明：

1）这里的传送实际上是复制，把src的内容复制到dst， src内容不变；

2）src和dst必须类型一致（都是8位或者是16位）；

3）dst不能是立即数；

4）两个操作数不能都是存储器操作数；

5）两个操作数不能都是段寄存器操作数；

6）src是立即数时， dst不能是段寄存器， 必须通过通用寄存器作中介；

1. 堆栈操作指令

堆栈是由若干个连续存储单元组成的一段存储区域，按照“后进先出”的原则存取信息。堆栈使用SS段寄存器记录其段地址。栈只有一个出口，即当前栈顶。栈顶是地址较小的一端（低端），它用堆栈指针寄存器SP指定。栈顶是不断移动的，栈底是固定不变的。

堆栈操作指令：进栈指令PUSH；出栈指令POP

入栈格式： PUSH src ;

功能：将src指示的字数据压入当前栈顶， IP除外

出栈格式： POP dst ;

功能：将当前栈顶的字弹出到 dst 中， CS除外

注意几点：

1）因为堆栈指针SP总是指向已经存入数据的栈顶（不是空单元），所以PUSH指令是先将（SP）减2，后将内容压栈（即先修改SP使之指向空单元，后压入数据），而POP是先从栈顶弹出一个字，后将堆栈指针SP加2。

2） PUSH CS是合法的，但是POP CS是不合法的。

3）因为SP总是指向栈顶，而用PUSH和POP指令存取数时都是在栈顶进行的，所以堆栈是“先进后出”或叫“后进先出”的。 栈底在高地址，堆栈是从高地址向低地址延伸的，所以栈底就是最初的栈顶。

4）用PUSH指令和POP指令时只能按字访问堆栈，不能按字节访问堆栈。

5） PUSH和POP指令都不影响标志。

1. 地址传送指令

    地址传送指令是一类专用于传送地址码的指令，将内存操作数的逻辑地址（段地址或编译地址）传送至指定寄存器，共包括3条指令：LEA,LDS和LES

1. 有效地址EA传送指令 LEA

格式： LEA REG， SRC ;

功能：将SRC操作数的有效地址EA送到寄存器REG中

注意：源操作数必须是存储器操作数，而目的操作数必须是16位通用寄存器。该指令不影响标志位

1. 数据段寄存器传送指令 LDS

格式： LDS REG， SRC ;

功能： 从源操作数所指定的存储器单元中取出4个字节的变量地址指 针，把前两个字节（变量的偏移地址）传送到目标操作数，后两个字节（变量的段基址）传送到DS段寄存器中。

注意：变量的16位地址偏移量必须传送至一个16位的通用寄存器，典型为SI。该指令不影响标志位

1. 附加段寄存器传送指令 LES
   格式： LES REG， SRC ;

功能： 从源操作数所指定的存储器单元中取出4个字节的变量地址指针，把前两个字节（变量的偏移地址）传送到目的操作数，后两个字节（变量的段基址）传送到ES段寄存器中。

1. 标志寄存器传送指令
   1. FR 寄存器低八位传送至AH指令 LAHF

格式： LAHF ;

1. 1. AH内容送FR 寄存器低八位指令 SAHF

格式： SAHF；

1. 1. FR寄存器 进栈指令 PUSHF

格式： PUSHF ;

1. 1. FR寄存器 出栈指令 POPF

格式： POPF ;

注意：PUSHF和POPF指令都是无操作数指令。

1. 数据交换指令

格式： XCHG DST，SRC ;

功能：将两个操作数（字或字节）相互交换位置

注意：

1）两操作数可以是通用寄存器和存储器；

2）两操作数不能都是存储器操作数；

3）两操作数类型必须一致；

1. 换码指令

又叫查表转换指令，它可根据表项序号查出表中对应代码的内容。执行时先将表的首地址（偏移地址）送到BX中，表项序号存于AL中。

执行的操作： AL←[(BX)+(AL)]；

注意：转换表长度最大为256个表项(字节)。

1. 输入/输出指令

80x86有专门的I/O指令用于与端口进行通信。8086的I/O指令是IN指令和OUT指令，这两条指令既可以传送字节，也可以传送字，并且都有直接端口寻址和简介端口寻址。如图所示：

 

注意：只能使用 AL 或 AX 寄存器与 I/ O 设备进行数据交换；间接寻址I/O指令必须使用DX为间址寄存器，指明I/O端口地址

4.3.2  算术运算指令

（1）加法与减法指令

    1)不带进位加法指令 ADD

格式：ADD DST, SRC;

源操作数：通用寄存器、存储器、立即数

目的操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： DST ← DST + SRC

注意：该指令影响标志位；该指令适合有符号数和无符号数的运算；

    2) 带进位加法指令ADC

格式：ADC DST, SRC；

源操作数：通用寄存器、存储器、立即数

目的操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： DST ← DST + SRC + C

功能：主要用于多字节运算

注意：该指令影响标志位；该指令适合有符号数和无符号数的运算；

3)自增指令INC

格式： INC OPRD

操作数：通用寄存器、存储器 (不能是段寄存器或立即数）

执行的操作： OPRD ←OPRD + 1

功能： 用于在循环中修改地址指针及循环次数等。

注意：该指令影响标志位；该指令将操作数视为无符号数；该指令不影响 进位标志 C

4) 不带借位减法指令SUB

格式：SUB DST, SRC

源操作数：通用寄存器、存储器、立即数

目的操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： DST ← DST – SRC

注意：该指令影响标志位；该指令适合有符号数和无符号数的运算；

5)带借位减法指令SBB

格式： SBB DST, SRC

源操作数：通用寄存器、存储器、立即数

目的操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： DST ←DST - SRC –C

注意：该指令影响标志位；该指令适合有符号数和无符号数的运算；

6)自减指令DEC

格式： DEC OPRD

操作数：通用寄存器、存储器 (不能是段寄存器或立即数）

执行的操作： OPRD ←OPRD - 1

功能： 用于在循环中修改地址指针及循环次数等。

注意：该指令影响标志位；该指令将操作数视为无符号数；该指令不影响 进位标志 C

7)取反指令NEG

格式： NEG OPRD

操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： 求补指令，将操作数按位取反后加1，再送回操作数。

具体功能：对正数的补码求补变为其负数的补码；对负数的补码求补变为其正数的补码。

利用NEG指令可以求负数的绝对值。

注意：该指令影响标志位；

8) 比较指令CMP

格式：CMP DST, SRC

源操作数：通用寄存器、存储器、立即数

目的操作数：通用寄存器、存储器

执行的操作： DST – SRC

比较指令主要用于两个数之间的关系：大、小、相等；仅仅改变了标志寄存器的内容，两操作数的值保持不变；

注意：该指令影响标志位；该指令同 SUB , 但其不保存运算结果；该指令后面通常跟一条转移指令，根据标志位产生不同的程序分支。

在分支程序设计中，常用CMP指令来产生条件，其后往往跟着一条条件转移指令，由CMP指令为条件转移指令提供控制转移的依据；转移指令如图所示：

 

（2）乘法指令与除法指令

    1) 无符号数乘法MUL和带符号乘法IMUL

    ①无符号数乘法MUL：

格式：MUL SRC

源操作数：通用寄存器、存储器（不能是立即数）

目的操作数： DX, AX （隐含）

执行的操作：

字节操作： AH,AL← AL*（SRC）

字操作： DX,AX← AX*（SRC）

注意：该指令影响标志位；

若结果的高半部分（字节 相乘为AH, 字相乘为DX）：

为0 则 C=0， O=0；

为1 则 C=1， O=1；

②带符号乘法IMUL：

格式：IMUL SRC

源操作数：通用寄存器、存储器（不能是立即数）

目的操作数： DX, AX （隐含）

执行的操作：

字节操作： AH,AL← AL*（SRC）

字操作： DX,AX← AX*（SRC）

注意：该指令影响标志位；

若结果的高半部分不是低半部分的符号扩展的话：

则 C=1， O=1；

否则 C=0， O=0；

2) 除法指令

无符号数除法指令： DIV SRC

带符号数除法指令： IDIV SRC

执行操作：

字节操作 (AL) ←(AX) / (SRC) 的商

(AH) ← (AX) / (SRC) 的余数

字操作 (AX) ← (DX, AX) / (SRC) 的商

(DX) ← (DX, AX) / (SRC) 的余数

（3）符号扩展指令

    1）字节扩展成字指令 CBW

    格式： CBW ；

功能：将 AL 中的符号位扩展到 AH 中，AX 为一个带符号的16为数

2）字扩展成双字指令CWD

格式： CWD ；

功能：将 AX 中的有符号数的符号位扩展到 DX 中，DX， AX 中的数成为一个带符号双字

（4）十进制算术运算指令（BCD码调整指令）

    8086提供了6条BCD码调整指令：DAA,DAS,AAA,AAS,AAM,AAD

1. 压缩BCD码加法调整指令DAA

格式： DAA ；

指令功能：对在AL中两个压缩型BCD数相加的结果，调整成压缩型BCD数在AL中；

调整方法：若AL低4位>9或AF=1,则AL寄存器内容加06H，且将AF置1；若AL高4位>9或CF=1，则AL寄存器内容加60H，且将CF置1；

1. 压缩 BCD 码减法调整指令

格式：DAS；

指令功能：对在AL中两个压缩型BCD数相减的结果，调整成压缩型BCD数在AL中；

调整规律： AL低4位>9 或 AF=1 AL=AL-06H， AF=1；

AL高4位>9 或 CF=1 AL=AL-60H， CF=1；

1. 非压缩BCD码加法调整指令

格式：AAA

指令功能：对在AL中两个非压缩型BCD数相加的结果，调整成非压缩型BCD数在AL中；

标志寄存器：该指令不影响PF、 ZF、 SF、 OF。

1. 非压缩BCD码减法调整指令

格式：AAS;

调整后 AL 中高四位清零，如果 AF = 1 ， CF = 1， AH-1→ AH

注意：此指令应紧跟在 SUB， SBB， DEC 指令之后

1. 非压缩BCD 码乘法调整指令

格式：AAM;

调整的结果在 AX 中， AH 和 AL 中分别为 高位 和 低位 非压缩BCD码；

注意：此指令应紧跟在 MUL 指令之后（AL/10 商→AH,余数→ AL）；

1. 非压缩 BCD 码除法调整指令

格式：AAD；

方法：AL←AH×10+AL

    AH←0;

 

 

 

4.3.3  逻辑运算指令

    逻辑运算指令如图所示：

    逻辑运算指令的操作数为字或字节，运算是按二进制位进行；

4.3.4  移位指令

    移位指令包括移位指令和循环移位指令，可以实现字节或字移位；

    如图所示：

注意：移一位时， CNT = 1；当移动多位时， CNT 应为 CL， CL中的数为移位位数；

4.3.5  串操作指令

    串（string）：是指含有字母、数字的一系列字节或字数据；

数据串元素：是指组成数据串的字节或字；

串操作指令：就是用一条指令实现对一串字符或数据的操作；

注意：源串在数据段中： 用 SI 指示串首元素在数据段的有效地址。

目的串在扩展段中： 用 DI 指示目的串首元素在扩展段内的有效地址。

每做一次串操作： 自动修改指针SI 和 DI ，使指针指向下一个串元素。

1. 基本串指令

8086提供了5条基本串操作指令，如图所示：

 

1. 重复前缀指令

1. 无条件重复前缀指令REP

格式：REP

功能：对跟在REP后面的串操作指令重复执行；

CX ≠ 0 时，重复执行串操作。每执行一次串操作， CX－ 1→ CX，

当 CX＝ 0时，停止执行串操作，转向执行下一条指令；

用于存储器中数据块的搬家；

注意：该指令用在MOVS， STOS， LODS指令前；

1. 相等重复前缀指令REPE/REPZ

格式：REPE/REPZ功能：对跟在REPE后面的串操作指令重复执行

条件为： CX ≠ 0 且 ZF ＝ 1。

每执行一次串的比较或扫描的操作， CX－ 1→ CX，当满足上述条件，

重复执行串操作 。当 ZF ＝ 0 或 CX ＝ 0 时，停止串操作的执行

1. REPNE/REPNZ前缀

格式：REPNE

功能：对跟在REPNZ后的串操作指令重复执行

条件为： CX ≠ 0 且 ZF ＝ 0。

每执行一次串的比较或扫描的操作， CX－ 1→ CX，当满足上述条件，

重复执行串操作。直至 CX ＝ 0 或 ZF ＝ 1 时，停止串操作的执行。

用于比较两个串中的元素都不相等或在串中扫描某个元素

4.3.6  程序控制指令

    8086 的指令系统共有五类转移指令:无条件转移；条件转移；循环控制；过程调用和返回；中断；

1. 转移指令

转移指令包括无条件转移指令、条件转移指令和重复控制指令

1. 无条件转移指令JMP

JMP指令使程序无条件地转移到目标地址，从目标地址开始执行程序。其4中方式如图所示：

1. 条件转移指令

条件转移指令能够对一个或几个状态标志位进行测试，判定是否满足转移条件，如果条件满足，就转移到指令指出的目的地去执行指令，否则顺序执行程序。

其格式及转移条件与标志位的关系如图所示：

1. 循环控制指令

循环控制指令位于循环程序的首部或尾部，控制程序的走向，实现循环过程。循环控制指令都是具有SHORT属性的段内相对转移。

8086CPU提供了4条循环控制指令如图所示：

 

1. 子程序调用和返回

在程序设计时，通常将具有独立功能的部分程序段编写成子程序，供其他程序在需要时进行调用。

主程序：调用子程序的程序；

8086CPU位字程序的调用、返回提供了两条指令：CALL指令和RET指令，如图所示：

1. 中断和中断返回指令

1. 软中断指令

格式：INT n；n为中断类型号；

1. 中断返回指令

格式：IRET; 其作用类似子程序返回指令

4.3.7  处理器控制指令

1. 标志位处理指令

        标志位处理指令可以设置或清除某个指定的标志位，而不影响其他标志位。它们都是无操作数指令，指令格式及功能如图所示：

 

1. 其他处理器控制指令

其他处理器控制指令如图所示：

这些指令的共同特点时执行结果不影响标志位。

 

 

 

 

 

 

附录