第3章指令系统与汇编语言

指令的基本概念和指令所包含的基本内容 8086指令的格式及编码方式 8086指令的寻址方式及寻址过程 8086指令系统的分类 功能及操作过程 每条指令的格式及用法 第三章指令系统与汇编语言 3 1概述 一 指令 Instruction 指令通常以二进制代码的形式提供给计算机 这种指令称为机器指令 指示计算机执行什么操作的命令 二 指令系统 InstructionSystem 三 程序 Program 完成某个特定任务而编制的一系列指令的有序集合 程序的执行一般是按指令的先后次序一条一条执行 但遇到转移类指令时则可能改变指令的执行次序 计算机所能执行的全部指令 四 指令包含的基本内容 1 做什么操作 由指令的操作码字段规定 2 操作数的来源 操作数来自于什么地方 由指令的操作数字段规定 操作数的来源可以是 3 操作结果的去向 操作的结果将存放在何处 4 下一条指令的位置 指示下一条指令是顺序执行还是转移执行 五 指令的种类 六 指令的表示方法 1 二进制代码表示 机器语言指令 2 助记符表示 汇编语言指令 例 1000100011011000 例 MOVBL AL MOV表示 传送 助记符 BL 寄存器 表示结果存放的位置 AL 寄存器 表示数据的来源 助记符表示的指令便于书写 理解和记忆 但最终必须将助记符指令 翻译 成机器指令才能被识别和执行 这个过程叫 汇编 或者叫做 编译 5 28086指令的格式及寻址 一 编码方式 一种CPU能够执行的操作有上百种 将这些操作以二进制代码的形式科学 系统 合理地进行编排 这就是编码格式 8086指令长度为1 6字节 1 无操作数指令 指令只包含1字节操作码OP 无操作数 OP 2 单操作数指令 指令只涉及一个操作数 1 单操作数在寄存器中 a 单字节指令 这里REG代表通用寄存器的编码 SEG代表段寄存器的编码 例 DECBX 指令编码 01001011 4BH OP 01001 对某个16位寄存器执行自减1的操作 REG 011 该寄存器为BX 例 PUSHCS 指令编码 00001110 0EH OP 000110 对某个段寄存器执行压栈操作 REG 01 该寄存器为CS b 双字节指令 这里双字节指令仍然为单操作数 只是在指令编码中给出了更多的信息 如操作数是字节型还是字型 采用8位还是16位寄存器等 R M 寄存器编码或存储器偏移地址的形成方式 3 双操作数指令 1 两个操作数均在寄存器中 2 两个操作数 一个在寄存器中 另一个在存储器中 3 两个操作数 一个在寄存器中 另一个是指令给出的立即数 4 两个操作数 一个在存储器中 另一个是指令给出的立即数 二 寻址方式 地址 数据和指令存放的位置 数据存放的位置可以是寄存器 存储器或I O端口 指令存放的位置只能是存储器中的代码段 寻址方式 寻找指令地址和操作数地址的方式 寻址过程 形成指令地址和操作数地址的过程 结果 2 立即数寻址 操作数作为立即数就在指令中给出 例 MOVAX 1234H 操作 把立即数1234H送寄存器AX中 机器码 B83412 低字节在地址小的单元 AH AL AX B8 34 12 代码段 存储器中 操作码 B8 操作数 1234H 立即数 一条指令 指令执行后 AX 1234H 原有的内容被新的内容替换 MOVAX 1234H 3 寄存器寻址 操作数在某个寄存器中 例 INCBL 操作 使BL中内容加1后送回 若BL 00H 则执行后BL 01H BL FFH 则执行后BL 00H 自动溢出 01 4 存储器寻址 操作数在存储器中的一个或几个单元中 在这种寻址方式下 要找到该操作数 关键是必须找到该操作数所在单元的地址 由于8086采用存储器段组织结构 内存单元的地址由段起始地址 基地址 和该单元与段起始地址之间的距离 以字节数计 两部分共同决定 段起始地址 基地址 某个段寄存器的内容 又称段基值 乘以16得到 段内偏移量 该单元与段起始地址之间的距离 字节数 又称有效地址EA 待寻址的内存单元 CS DS ES SS 16 段基地址 内存单元物理地址 8086规定 在执行某种操作时 采用的段寄存器有一个预先的约定 故指令中一般只需给出有关EA的信息 则CPU将能够根据该次操作自动选用段寄存器 并与EA一起形成物理地址 存储器寻址的实质就是如何形成有效地址EA 1 直接寻址方式 指令中以偏移量方式直接给出操作数的有效地址 即 EA 指令中给出的偏移量 例 MOVAX 1234H 机器码 A13412 操作 把偏移量1234H作为EA 在数据段中找到相应的字单元 再将字单元的内容送AX 本例执行完后 AX 3050H EA 1234H 设DS 3000H DS 16 30000H 3000H 16 MOVAX 1234H b 段基值乘以16 相当于段基值 二进制表示 左移4位 或段基值 十六进制表示 在末尾添一个0H 注 2 间接寻址方式 以间接的方式得到有效地址EA 有几个专用的寄存器可用于间接寻址 BX BP SI DI a 基址寻址方式 以BX作为基址寻址寄存器 操作数在数据段中 以BP作为基址寻址寄存器 操作数在堆栈段中 EA BX或BP的内容 8位或16位位移量 例 MOVAX BX 机器码 8B04 操作 以BX的内容作为有效地址EA 在数据段中找到对应的字单元 再将该字单元的内容送AX中 EA BX 位移量为0 设DS 2000H BX 1000H 本例执行后AX 50A0H DS 2000H 这种寻址方式的优点就在于可以随时修改BX寄存器的内容 而指向不同的存储单元 故BX又称为基址指针寄存器 例 MOVAL DATA BP 这里DATA是以符号表示的位移量 EA BP 位移量DATA 操作 以EA作为有效地址 在堆栈段中去寻址字节单元 再将该字节单元内容送AL b 变址寻址方式 以SI DI寄存器作为间接寻址寄存器 操作数在数据段中 EA SI或DI内容 8位或16位位移量 例 ADDAX SI EA SI 操作 以EA作为有效地址 在数据段中找到某个操作数 再将该操作数与AX的内容相加 结果存放在AX中 c 基址变址寻址方式 既有基址寄存器 BX或BP 又有变址寄存器参与 SI或DI 寻址 操作数在基址寄存器所规定的段中 EA BX或BP SI或DI 8位或16位位移量 例 MOVAX 0260H BX SI EA BX SI 0260H 操作数在数据段中 MOVAX INF BP DI EA BP DI 位移量INF 操作数在堆栈段中 以上两种基址 变址的格式都是合法的 3 串操作指令寻址 这类指令规定 源串操作数在数据段 且有效地址EA SI 目的串操作数在附加段 且有效地址EA DI 指令执行后 自动修改SI DI的值 使之指向新的单元 8086的段约定 8086在执行某种操作时 预先规定了采用的段寄存器和段 即有基本的段约定 如果要改变默认的段约定 则需要在指令中明确指出来 8086 8088的段约定 5 I O端口寻址方式 1 直接端口寻址 操作数在某个8位或16位端口中 b 端口输出 OUTport AL a 端口输入 INAL port port 端口地址 8位 0 255 例 INAL 80H 操作 从端口地址为80H的端口输入一字节送AL 2 间接端口寻址 可以把端口地址送入DX 然后进行端口寻址 输入 INAL DX输出 OUTDX AL 注 若用AX代替AL 则表示16位数据的端口 端口地址大于255时 必须将端口地址送入DX 即采用间接寻址端口方式 6 转移类指令的寻址方式 前面所述的各种寻址方式实际上是数据寻址方式 关键是如何找到操作数 转移类指令寻址方式属于程序存储器寻址 关键是要找到下一条待执行指令的地址 1 转移范围 段内转移 转移范围在同一个段以内 段间转移 从一个代码段转移至另一个代码段 2 转移条件 无条件转移 有条件转移 转移范围仅为 128 127 3 转移方式 直接转移 转移目标直接在指令中给出 间接转移 转移目标预先放入某个寄存器或存储器中 寻址方式小结 固定寻址 操作数固定在某个寄存器中 寄存器寻址 操作数在某个寄存器中 立即数寻址 操作数就是操作码后跟的立即数 存储器寻址 直接寻址 间接寻址 串操作寻址 基址寻址 变址寻址 基址 变址寻址 I O端口寻址 直接端口寻址 间接端口寻址 转移类指令寻址 课堂练习与思考 请指出下列每条指令源操作数的寻址方式 1 MOVAX BX 2 MOVCH 3AH 3 MOVBX 2000H 4 MOVDX BX 5 MOVCX BP 2 6 MOVAX 3 BX DI 7 MOVAL ES SI 8 MOVBX DS BP 寄存器寻址 操作数在BX中 立即数寻址 操作数为3AH 直接寻址 EA 2000H 数在数据段 间接寻址 EA BX 数在数据段 间接寻址 EA BP 2 数在堆栈段 间接寻址 EA BX DI 3 数在数据段 间接寻址 EA SI 数在附加段 间接寻址 EA BP 数在数据段 3 38086指令系统 8086指令按功能分为六大类 一 数据传送指令 数据传送指令能够完成下列操作数的传送任务 立即数 存储器 段寄存器CS DS ES SS 通用寄存器组AX BX CX DXBP SP SI DI CS不能作目的 1 通用数据传送指令 1 MOVd s 功能 将源操作数s复制到目标操作数d 源保持不变 目标被源代替 注 d s不能同时为存储器 错误指令 MOV BX SI d不能为立即数 错误指令 MOV1234H AX d s必须同时为字节型或字型 错误指令 MOVAX BL 指令后的分号 以后为注释部分 对指令的执行没有任何影响 主要是便于阅读或解释指令的功能 例 MOVAX 0 AX 0 AX清0 执行后 AX 0 MOVSI BP SI BP BP内容送SI 执行后 SI BP BP不变 MOVAL BUFFERS BUFFERS内存单元内容送入AL 这里 BUFFERS代表符号地址 从该地址单元中取出内容送AL寄存器 相当于直接寻址方式 MOVAX DATA SI BX EA SI BX DATA 在数据段中寻找字单元 取出该字单元的内容送入AX 设DS 3000H SI 200H BX 1000H DATA的偏移量为100H 则 EA SI BX DATA 200H 1000H 100H 1300H 物理地址 DS 16 EA 30000H 1300H 31300H 即从31300H和31301H两单元中取出内容送AX MOVAX DATA SI BX 2 PUSHs SP 2 SP 源操作数压入堆栈保存 POPd SP所指堆栈的内容送目标 SP 2 SP 例 PUSHBX 把BX内容压入堆栈 设SS 2000H SP 0040H BX 2340H 则执行后 2340H被保存到堆栈 同时SP 003EH BX内容不变 注 s和d只能为16位寄存器或存储器 3 XCHGd s 交换源和目标操作数 注 d 通用寄存器 s 通用寄存器或存储器 例 XCHGAX SI 400H 4 XLAT 查表转换 注 a 表首相对于段起始地址的偏移量预先送入BX中 b 待查找的表内某单元相对于表首的偏移量送入AL中 c 以EA BX AL在表中 数据段 查找 将查得的数据再送回AL中 例 设表首的偏移地址为2000H 要查找表内第4号单元 从0号算起 的内容并送回AL 则程序段如下 MOVBX 2000HMOVAL 04HXLAT 设表中内容如下页图所示 则执行后 AL 09H 09 2 目标地址传送指令 对于任一个存储器操作数 由段地址和偏移地址确定了它们在存储器中的位置 目标地址传送指令就用于获得存储器操作数的段地址或偏移地址 1 LEAd s 例 LEABX COUNTER 取COUNTER地址偏移量 BX 2 LDSd s 功能 装入地址指针 段地址 DS 偏移地址 d 这条指令往往改变了段寄存器DS的内容 使得DS指向了另外一个数据段 例 LDSSI BASE 设执行前 DS 1000H SI 0000H BASE偏移地址为0004H 10004H 10007H单元内容依次为00H 30H 00H 20H 则 执行后 DS 2000H SI 3000H 00 30 00 20 0004H SI 3000H 原DS所指向的数据段 新DS所指向的数据段 1000H 16 10000HDS BASE 30 00 2000 SI DS 2000H 16 20000HDS 3 LESd s 功能 装入地址指针 段地址 ES 偏移地址 d 3 标志位传送指令 1 LAHF 功能 将标志寄存器低8位装入AH寄存器 对应不变 2 SAHF 功能 把AH的内容送入标志寄存器的低8位 3 PUSHF 功能 把16位的标志寄存器压入堆栈保存 同时SP 2 SP 4 POPF 功能 将当前SP所指内容 2字节 弹出至标志寄存器 同时SP 2 SP 4 I O数据传送指令 功能 从指定端口输入数据至累加器acc AL或AX port 0 255 1 INacc port 2 INacc DX 功能 从DX指示的端口输入数据至累加器acc DX 0 65535 3 OUTport acc 功能 将累加器的数据输出至指定端口 4 OUTDX acc 功能 将累加器的数据输出到DX所指示的端口 注 16位端口地址必须送入DX中 若采用AX 则表示16位数据传送 输入 输出 二 算术运算指令 算术运算指令的操作数可以是无符号数 也可以是有符号数 算术运算指令一般影响标志位 而数据传送指令一般不影响标志位 1 加法指令 1 ADDd s 功能 将s与d相加 结果在d中 根据操作结果设置标志位 例 ADD BX 106BH 1234H 设DS 2000H BX 1200H EA 1200H 106BH 226BH 物理地址 2000H 16 226BH 2226BH 又设原来 2226BH 90H 2226CH 30H 则指令执行后 3090H 1234H 42C4H 即 2226BH C4H 2226CH 42H 又 42C4H 0100 0010 1100 0100B 2 ADCd s 功能 将s与d再与进位CF相加 结果留在d中 ADC指令主要用于连续相加 注 若是立即数 且最高位为数码A F 则必须在前面添加一个0 以避免混淆 3 INCd 功能 将d加1后送回d 注 INC指令不影响进位标志CF 该指令经常用于修改地址指针寄存器 BX BP SI DI 使之指向下一个单元 2 减法指令 1 SUBd s 功能 d s d 同时影响标志位 2 SBBd s 功能 d s CF d 同时影响标志位 3 DECd 功能 d 1 d 该指令与INC相反操作 也不影响进位标志CF 4 NEGd 功能 对d进行求补运算后送回 按位求反再加1 例 MOVAL 7FH NEGAL 结果 AL 7F按位求反 1 80H 1 81H 5 比较指令CMPd s 功能 作一次减法运算d s 但不送结果 只根据结果设置标志位 比较指令往往用于判断两数是否相等 或两数大小关系 若相等 则零标志ZF 1 3 乘法指令 乘法指令在指令中只出现一个操作数s 乘数 另一个操作数固定在累加器 AX或AL 中 1 MULs 功能 无符号数乘法指令 a 8位乘法 被乘数 AL 乘数 s 积 16位 AH AL中 即在AX中 AH为高8位 AL为低8位 b 16位乘法 被乘数 AX 乘数 s 积 32位 DX AX DX为高16位 AX为低16位 例 MULBX 若执行前AX 0012H BX 0066H 则执行后DX 0000H AX 072CH 2 IMULs 功能 有符号数乘法指令 8086规定 有符号数一般采用补码表示 故有符号数作乘法运算时 必须先把它们转变为原码数相乘 积也为原码数 再将原码数转变为补码数 这个工作由CPU自动完成 例 MOVAL 88H 88H为 120的补码 MOVBL 2 IMULBL 结果 AX FF10H FF10H为 240的补码 若直接用MULBL指令 则AX 0110H 4 除法指令 1 DIVs 功能 无符号数相除 a 字节除 被除数 AX 除数 s s 0 结果 商 AL 余数 AH b 字除 被除数 DX AX 除数 s s 0 结果 商 AX 余数 DX 注 如果除数太小 使得商超出了一个字节或字所能表示的范围 则会产生 被0除 错误 例 MOVAX 800HMOVBL 2DIVBL 结果错误 被0除 2 IDIVs 功能 带符号数除法 采用的固定寄存器与DIV相同 3 CBW和CWD CBW 字节除法的符号扩展指令 功能 若AL为正数 D7 0 则AH 00H AL为负数 D7 1 则AH FFH CWD 字除法的符号扩展指令 功能 若AX为正数 D15 0 则DX 0000H AX为负数 D15 1 则DX FFFFH CBW和CWD一般用于带符号数除法指令之前 5 十进制调整指令 运算器按二进制规律进行运算 如果参与运算的是BCD码数 则需要对结果进行调整 1 AAA 功能 对未组合型BCD码加法的结果进行校正 调整 校正 调整 方法 若AL中低4位数值 9或AF 1 则 a AL 6 AL 且AL高4位清0 b AH 1 AH 否则不作调整 2 DAA 功能 对组合型BCD码加法的结果进行校正 调整 DAA同时对AL中低4位和高4位进行调整 3 AAS 功能 对未组合型BCD的减法结果进行调整 功能 对组合型BCD的减法结果进行调整 4 DAS 最后结果AL 00110110B 代表36 CF 0 5 AAM 功能 对未组合型BCD的乘法结果进行调整 AH AL中表示未组合型BCD码72 6 AAD 功能 对未组合型BCD码 在AX中 进行除法前的校正 调整后 AH 00000000 AAD相当于将两个未组合型BCD码数合并为一个二进制数 三 逻辑运算和移位循环指令 逻辑指令在底层软件中提供了对二进位的控制 可以对位进行置位 清0或取反 常用于控制系统的I O设备 1 逻辑运算指令 1 ANDd s 功能 s和d按位相 与 结果在d中 AND指令通常用于使某些位清0 而另一些位保持不变 例 ANDBX 0F0FH 若BX 5555H 则执行后BX 0505H 2 ORd s 功能 s和d按位相 或 结果送d OR操作经常用于将某些位置位 其它位不变 3 XORd s 功能 s和d按位相 异或 结果送d XOR操作经常用于将某些位取反 其它位不变 4 NOTd 功能 将d按位求反后送回 5 TESTd s 功能 s和d按位相 与 但不送结果 只根据结果设置标志位 TEST指令通常用于测试某些位是为0还是为1 2 移位指令和循环移位指令 1 算术移位 a 算术左移 左移1次 SALd 1 左移多次 SALd CL CL中为移位次数 例 MOVBL 10001001B SALBL 1 结果 CF 1 BL 00010010B 注 移位多次时 移位次数必须预先置入CL中 右移1次 SARd 1 右移多次 SARd CL b 算术右移 2 逻辑移位 a 逻辑左移SHL与SAL等价 3 循环左移 不带进位循环左移ROLd 1ROLd CL b 带进位循环左移RCLd 1RCLd CL 4 循环右移 a 不带进位循环右移RORd 1RORd CL b 带进位循环右移RCRd 1RCRd CL 例 设32位数在DX AX中 实现32位数整个左移1次 SALAX 1 RCLDX 1 四 串操作指令 1 串的概念 串是连续存放在内存中的字节块或字块 每个串有一个起始地址和长度 2 方向标志 方向标志DF选择串操作期间寄存器DI SI的自增 DF 0 或自减 DF 1 操作 3 串所在的段 规定 1 源串在数据段 用SI作地址指针 2 目的串在附加段 用DI作地址指针 如果源串与目的串实质上在一个段中 则要令ES DS 4 串操作指令 1 MOVSd s 或写成MOVSB 字节串传送 MOVSW 字串传送 重复前缀 REP 可以加到串数据传送指令上 REP前缀使得每次执行串指令后CX减1 CX减1以后 重复执行串指令 直到CX值为0时 指令才终止 REP无条件重复直至CX 1 CX 0 REPE REPZ当ZF 1且CX 1 CX 0则重复 REPNE REPNZ当ZF 0且CX 1 CX 0则重复 2 串比较CMPSd s CMPSB 字节串比较 CMPSW 字串比较 功能 作一次减法 DS SI ES DI 但不送结果 同时自动修改SI DI串比较指令常常与有条件重复前缀配合 3 串搜索SCASd SCASB 字节串搜索 SCASW 字串搜索 功能 做一次减法AL ES DI 字节 AX ES DI 字 同时自动修改DI串搜索指令也常与有条件重复前缀相配合 4 装载串LODSs LODSB 字节串 LODSW 字串 功能 DS SI AL或AX同时自动修改SI 5 存储串STOSd STOSB 字节串 STOSW 字串 功能 AL或AX ES DI 同时自动修改DI 例1 设源串在1000H 2000H开始的100个字节单元中 要求将源串送到3000H 1020H开始的目的串中 MOVAX 1000HMOVDS AX 置源数据段寄存器MOVSI 2000H 置源串指针初值MOVAX 3000HMOVES AX 置目的附加段寄存器MOVDI 1020H 置目的串指针初值CLD DF 0 使SI DI自增MOVCX 64H 置重复次数100DREPMOVSB 重复串传送 直到CX 0 初始化 例2 比较两个串 发现有不同的字符时则停止比较 CLDMOVCX 100MOVSI 2500HMOVDI 1400HREPECMPSB 串比较 直到ZF 0或CX 0才停止 结果 若ZF 0 则两个串不相等 若ZF 1 则两个串相等 五 程序控制指令 程序控制指令用来控制程序的走向 其实质是设法改变当前的CS和IP值 以使CPU转移到一个新的地址处执行程序 1 无条件转移指令 1 JMP目标a 段内直接转移格式JMP目标标号特点 仅仅改变IP值 而CS值不变 例 JMPADDI这里ADDI为转移目标的标号 指令中的位移量 标号偏移地址 当前IP值 操作码 转移指令JMP有三种编码格式 例 设标号偏移地址 1000H 执行完JMP指令后的当前IP值为0009H 则 位移量 1000H 0009H 0FF7H 编码格式E9F70F 代表JMP1000H b 段内间接转移 格式 JMPBX 以BX的内容作为转移目标的偏移地址 CS值不变 IP值改变 c 段间直接转移 格式 JMPFAR ADDR 功能 转移到另一个代码段的目标FAR ADDR处执行 即以另一个段的基地址 CS 标号的偏移地址 IP 当前CS 2100H JMP0C020065 转移目标的偏移地址 转移目标的段地址 1621000H 代码段1 1665000H 新CS 6500H 代码段2 转移至此 当前IP 1500H 新IP 020CH d 段间间接转移 格式 JMP BX 位移量 功能 以有效地址EA BX 位移量作为开始地址 从前2个单元中取出内容 IP 后2个单元中取出内容 CS 以转移到新的地址执行程序 例 JMP BX ADDR3 设DS 2000H BX 1400H ADDR3 020AH 则执行过程如下 2000H 3000 4000 IP CS 00300040 EA 1400H 020AH 执行跳转指令后 转移至4000H 3000H处执行程序 数据段 2 CALL目标 过程名 CALL指令完成调用子程序的功能 CALL指令完成的操作 将程序的返回地址 CALL的下一条指令地址 压入堆栈中保存 将目标的偏移地址 IP 若为远调用则再将目标的段地址 CS 转移至新的目标 子程序 如果是近调用 则堆栈中只保存返回地址的偏移地