指令系统素材课件

第3章S12指令系统,1,PPT学习交流,3.1指令系统简介丰富、强大、灵活，16位处理，共400多条。与硬件系统对应。按功能分类：数据传送、算术运算、逻辑运算、位操作、移位、控制、特殊。寻址方式多。,3.1.1S12CPU的内部寄存器,特点：默认地址空间：$0000$03FF(1K)，实际使用512B除一般数据读/写外，还可直接移位、置位、清零、位测试等复杂操作数据传送速度较RAM快,2,PPT学习交流,S12XCPU寄存器,累加器D16位=累加器A(高8位)+累加器B(低8位)。常用于数据处理。变址寄存器X、Y各16位，常用于寻址操作。堆栈指针寄存器SP（16位）指向堆栈区的顶部。自动处理中断、子程序返回地址。参数传递，零时保存数据。初始化。程序计数器PC16位，程序运行的地址指向下一条将要执行的指令，可读，不可写。取指令后自动增加。,3,PPT学习交流,程序状态寄存器CCR8位复位默认值：11010000B,S-STOP指令禁止位。复位1，1：禁止CPU执行STOPX-非屏蔽中断屏蔽位。复位1：屏蔽来自XIRQ引脚的中断请求H-辅助进位。BCD操作时累加器A的低4位的进位I-中断屏蔽位。复位1，1：屏蔽所有可屏蔽中断源,N-符号位。当指令运算结果为负时置1Z-0标志位。当指令运算结果为0时置1V-补码溢出标志位。当指令运算结果出现补码溢出时置1C-进位标志。当加法运算结果产生进位（减法借位）时置1,4,PPT学习交流,4.2寻址方式寻址：寻找操作数地址的过程。有效地址(effectiveaddress)：操作数所在的地址。寻址方式：通过确定操作数所在的地址，提取操作数的方法。S12有7大种寻址方式：一.隐含寻址(INH)-特点单字节指令如ROLA;循环左移，操作数A隐含在指令中EDIV;助记符中无寄存器名称出现INCA；加一，操作数A隐含在指令中有效地址包含在操作码中，操作数是CPU的寄存器。,操作码指令操作187CLRA$00A267CLRB$00B,5,PPT学习交流,立即寻址：指令的操作数是一个8位或16位二进制数；指令中出现的操作数称为立即数；立即寻址常用来给寄存器赋值；,二.立即数寻址(IMM)如LDDA#$FF（将十六进制数FF调入A中，#表示立即数）,机器码指令操作1860DLDAA#13；$0DA2CF02FELDS#$02FF；$02FFSP3CE1234LDX#$1234；$1234X4CD0067LDY#$67；$0067Y58A0BORAA#%00001011；(A)$0BA,6,PPT学习交流,三.直接寻址(DIR)-zeropageaddressing地址范围：$00TO$FF=$0000TO%00FF;CUP自动添加高8位为$00.特点：指令短、速度快。,机器码指令操作9655LDAA$55；($0055)ADC20LDX$20；($0020:$0021)X,四.扩展寻址(EXT)如LDAA$F03B（16位地址）LDAA#$F03B?,机器码指令操作：($0040)A8640LDAA$40；直接寻址B60040LDAA$0040；使用扩展寻址,7,PPT学习交流,五.相对寻址(REL)SHIFT：LDAA#$55BRASHIFT（相对地址跳转）,20FETRAP:BRATRAP；PC-2PC程序利用转移指令返回到指令首址，程序在该行落入陷阱，称为“原地踏步”。这是一种终止程序的普通方法，广泛用于程序调试。,8,PPT学习交流,n,n,六.变址寻址,以某个寄存器的内容为基本地址，然后在这个基本地址上加上地址偏移量，形成操作数地址或存放操作数地址的地址，并将这个地址单元的内容作为指令的操作数。,9,PPT学习交流,1.变址方式一般形成过程：操作数地址=偏移量+寄存器的内容（16位）2.偏移量定义范围：3位正数1-8;不含05位数-16-159位数-256-25516位数-32768-32767累加寄存器内容A、B、D作为偏移量3.寄存器定义范围：X、Y、SP、PC:5、9、16累加器的偏移量X、Y、SP:3位正数1-83.1操作数地址=偏移量+a)类寄存器集合,10,PPT学习交流,地址指令操作数C008LDDA1,X;2字节5位偏移量C00ALDDA15,X；2字节5位偏移量C00CLDAA255,X；3字节9位偏移量C00FLDAA0,X；25位偏移量C011LDAA32767,X；416位偏移量C015LDAAA,X；2累加器偏移量C017-偏移量在指令中IDX，2字节指令。偏移量多1个字节IDX1，3字节指令。偏移量多2个字节IDX2，4字节指令。LDAA,X；无偏移量，指令为2BIDX,等效指令LDAA0,X；无偏移量，指令为2BIDX,等效指令LDAAX；无偏移量，指令为2BIDX,等效指令LDDA7,X;偏移量=5位，2BIDXLDAA-150,X;偏移量=9位，3BIDX1LDAA10000,X;偏移量=16位，4BIDX2,11,PPT学习交流,语法：operation，r；无偏移operation0，r；无偏移operationn，r；正常数偏移量operation-n，r；负常数偏移量r是变址寄存器(IX，IY，SP，PC)，n/-n是带符号偏移量(5位、9位、16位)。,12,PPT学习交流,3.2操作数地址=偏移量+b）类寄存器集合带指针自动调整功能的变址寻址（IDX)调整范围在1-8正数,寄存器：X、Y、S。MOVW2,X+,4，+YSTAA1,-SPSTX2,-SPLDX2,SP+LDAA1,SP+问题：下列指令属于哪一类偏移量？LDAA3,X;LDAA3,X+；5位偏移量-16-15；3位1-8偏移量,13,PPT学习交流,4.IDX类变址寻址方法总结：偏移量或偏移量寄存器隐含在指令中，共有3种对应变址方法：偏移量18正数,xyp和18正数,xyp。INSToprx3,-xysINSToprx3,+xysINSToprx3,xys-INSToprx3,xys+5位偏移量-16-15，变址寄存器xyspINSToprx5,xysp寄存器偏移量A,B,D，变址寄存器xyspINSTabd,xysp注：FREESCALE资料中，上述偏移量统一表示为oprx0_xysp,14,PPT学习交流,5.间接指针寻址,INSTOPRX16,XYSP,间接16位常数偏移量变址寻址IDX2,15,PPT学习交流,例：设指令执行前X=$1000，($100A)=$20，($100B)=$00，($2000)=$3A，($2001)=$1F。比较以下两条指令的执行情况：LDAA$0A，X；(X)+$0A)A(X)+$0A=$1000+$0A=$100A($100A)=$20A=$20LDAA$0A，X；(X)+$0A)A(X)+$0A=$1000+$0A=$100A($100A)=$2000($2000)=$3AA=$3A,16,PPT学习交流,INSTD,XYSP,间接D变址寻址D、IDX,偏移量范围从-32768到+32767,17,PPT学习交流,INC$1000;EXTINC3,X+;IDX1-8INC3,X;IDX-16-15INCD,X;IDXINC255,X;IDX1INC$1000,X;IDX216偏移量INC$1000,X;IDX2INCD,X;D,IDX,6.内存地址加一指令寻址方法,18,PPT学习交流,4.3常用基本指令,4.3.1传输类指令1.寄存器加载指令LOAD功能：将内存数据加载到寄存器源操作数内容不变。支持寻址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDX。不支持INH、REL寻址。对CCR影响：V=0,N，Z，与C无关。列：LDAA#$01LDAA$01LDAA$0001如果内存(0008）=8F、(0009）=00,LDD$08寄存器:A=8F,B=00。M:M+1M低地址，M+1高地址（M）（M+1）,19,PPT学习交流,寄存器加载指令列表,20,PPT学习交流,STXY；X写入Y指向数据地址STX,Y；等同上一条命令STAB，；STD$2000；2000(A)2001=(B)；地址向高地址发展。,寄存器存储指令STORE功能：累加器或寄存器内容写入内存单元。源操作数不发生变化。源操作数A、B、D、X、Y、SP寻址方式：DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDXCCR：N，Z，V=0，与C无关,21,PPT学习交流,寄存器存储指令列表,22,PPT学习交流,3.寄存器传送指令(TABTBATFR以外指令是8位机兼容指令),16位寄存器内容传到8位时，低8位内容装入8位寄存器；8位寄存器内容传到16位时，8位寄存器内容装入低8位，并符号扩展,23,PPT学习交流,寄存器传送指令特点：传到CCR，X不会发生0到1变化，即不能置位；TFR指令（除传到CCR以外）不会影响CCR的标志。注意：TABTBA对CCR影响同LOAD,STORE。所有指令在编译后，实际上隐含寻址方式。,列：TFRA,Y;A=$0F,Y=$000FTFRX,B;X=$0FEE,B=$EETFRA,CCR,24,PPT学习交流,4.寄存器交换指令EXGEXGA/B/CCR,X/Y/SP；8位与16位交换X=$00:A/B/CCREXGX/Y/SP,A/B/CCR；16位与8位交换X=$00:A；X=$FF:B/CCR源寄存器不同，结果不同！对CCR没有影响。,EXGA,BEXGX,YEXGB,XEXGX,BEXGX,A注意：EXG编译后是隐含寻址方式。建议一般不使用不匹配长度寄存器之间的交换指令,25,PPT学习交流,5.内存数据传送指令功能：内存到内存的数据传送。源操作数内容不变化。支持寻址方式：IMM-EXT,IMM-IDX，EXT-EXTEXT-IDX,IDX-EXT，IDX-IDX不影响标志位;唯一不与寄存器发生关系的传送指令；IMM寻址可以用于初始化内存块；,列：MOVB$2000,XMOVB$80,8,Y;(Y+8)=($0080)MOVW#$1234,1,Y+；(Y)=$12,(Y+1)=$34MOVW2,X+,4,Y+;(Y)=（X),(Y+1)=(X+1)MOVB#12,$0001;,26,PPT学习交流,6.堆栈操作指令,进堆栈先减，再存储数据；出堆栈先保存数据，再加。,PSHX=STX2,-SPPULX=LDX2,SP+,27,PPT学习交流,堆栈操着指令寻址方式SP间接寻址。不影响CCR,除CCR相关弹出指令外。隐含寻址。用途：参数传递。一种数据结构。,特点：1、各寄存器都可以入栈、出栈2、可以做8位、16位操作3、入栈时SP-1(2)，出栈时SP+1(2),28,PPT学习交流,CPS$1000DESINSLDS$2000LEAS4,XSTS,XTSXTSYTXSTYS,堆栈指针指令,29,PPT学习交流,7.有效地址加载指令,功能：将寻址模式的有效地址加载到寄存器特点：不影响CCR支持寻址方式：IDXIDX1IDX2，不支持间址方式,列：LDY#$2000LEAS4,Y+;SP=$2000，Y=2004LDS4,Y+;SP=(Y)LEAXB,Y;X=B+YLDXB,Y;X=(B+X),30,PPT学习交流,4.3.2运算类指令,特点:所有加减指令结果都存放在寄存器RR的加减法，寻址方式的隐含，没有带借进位.ABX和ABY不影响CCR.ABX=LEAXB,X;ABY=LEAYB,X,R-M加减法寻址方法8种：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDX,31,PPT学习交流,32,PPT学习交流,33,PPT学习交流,2.加减1指令,特点1：不影响借进位。方便循环控制,特点2:对寄存器X、Y的增减，仅影响Z位其它指令影响：N,Z,VINS,DES指令不影响CCR,特点3：SP的操作编译自动转变位LEAS指令列：INS-LEAS1,SP,对A、B、X、Y寄存器操作，效率高，指令仅1字节长,34,PPT学习交流,3.比较测试指令,特点：比较指令对同等长度的数据进行比较；不改变操作数的内容。寻址：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDXA,B比较隐含寻址影响：C、V、N、Z列：CMPA#$30,CPD5,Y,测试指令用于测试内存、寄存器是否为$00;不改变操作数的内容,测试单位是字节；V,C位始终清零；影响N,Z；寻址：EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDX无：IMM.DIR列：TST$1000,35,PPT学习交流,4.求补运算指令功能：求出寄存器或内存单元的补码值；支持：EXT、IDX、IDX1、IDX2、IDX2、D,IDXCCR:N、Z、V、C对内存操作是按字节长度操作,问题：LDAA#$80NEGA答案：A=$80v=1,36,PPT学习交流,对于一位十进制加法，每位数变化范围09。对应的加法结果是0到18。BCD码：用4位二进制码表示一位十进制数比如：%0100-4，%1000-8对于两个01100000000000000.0110000000000000-1/4+1/8=0.375注意：是无符号数的除法！,42,PPT学习交流,例:分别用无符号和有符号乘法指令计算$8000$4000LDD#$8000；32768LDY#$4000；16384EMUL；Y=$2000，D=$0000，按无符号数运算3276816384=536870912=$20000000LDD#$8000；-32768LDY#$4000；+16384EMULS；Y=$E000，D=$0000，按有符号数运算-3276816384=-536870912=$E0000000,EMUL和EMULS指令的区别在于，EMULS指令的结果用补码表示,43,PPT学习交流,【例】计算$4000$407F单元所有字节数据的平方，并把计算结果存放在$4080开始的单元中，按字方式存储。ORG$8000MAIN:LDS#$0800；定义堆栈LDX#$4000；初始化数据块指针LDY#$4080；LOOP1:JSRSQUARE；求平方循环INX；指向下一个数据CPX#$4080；所有数据的平方是否计算完毕？BNELOOP1；未完，循环HERE:BRAHERE；原地踏步SQUARE:LDAA$00,X；(X)A，取1个数据TAB；(A)BMUL；计算数据的平方STD$02,Y+；保存结果RTS,44,PPT学习交流,45,PPT学习交流,4.3.3逻辑指令,寄存器CCR只有立即数寻址方式且无异或操作,46,PPT学习交流,特点：A、B、CCR、X、Y与立即数、或内存逻辑操作，结构放于寄存器；用途：寄存器清零某位或置位某位,测试内存数据。CCR影响：V=0,47,PPT学习交流,2.清零和取反指令,清零指令执行后，CCR：Z=1,N=0,V=0,C=0取反指令执行后，CCR：V=0,C=1,48,PPT学习交流,3.位操作和位检测指令,BCLR:将屏蔽码为1的对应位清0，操作对象仅内存；BSET:将屏蔽码为1的对应位置1，操作对象仅内存；,列：BCLR$2000,#$81；最高最低位清零BSET$55,#$80；最高位置1,TST、AND、BIT、BCLRBSET区别：TST对象内存、寄存器，是否为0，操作数内容不变，强调数；AND对象内存和寄存器，操作数内容变化；强调位！BIT对象内存和寄存器，操作数内容部不变，强调位！BCLR、BSET位操作指令对象仅内存，操作数内容变化。,49,PPT学习交流,4.移位指令,逻辑移位、循环移位：控制操作算术移位：快速乘法，除法。,协助记忆：算术：Arithmetic逻辑：Logic左：Left右：Right循环：Rotate,算术左移（ASL）逻辑左移（LSL）算术右移（ASR）逻辑右移（LSR）循环左移（ROL）循环右移（ROR）,50,PPT学习交流,51,PPT学习交流,52,PPT学习交流,53,PPT学习交流,【例】阅读该程序段。程序运行前，（$3800）$36。ORG$B000；程序起始地址LDX#$3800；数据地址LDAB0,X；(X)BTFRB,A；ANDA#$0F；屏蔽高8位STAA1,X；(A)(X)+1=$3801LSRB；右移1次LSRB；LSRB；LSRB；STAB0,X；HERE：BRAHERE；原地踏步程序功能:将地址$3800存放的压缩BCD码解压缩，存放在$3800:$3801单元中，高位在低地址单元。程序执行后：（$3800）$03，（$3801）$06，A$06，B$03。,54,PPT学习交流,4.3.4程序控制类指令,1.无条件转移指令JMP,LBRA,BRA,55,PPT学习交流,2.短分支跳转指令,56,PPT学习交流,2.短分支跳转指令,功能：在当前PC的值加上一个8位带符号数的偏移量，即跳转范围：128127,57,PPT学习交流,58,PPT学习交流,无符号有符号$88=136,-120CMPA#$88；136BHIL1.CMPA#$88；-120BGTL2,59,PPT学习交流,注意：1、只作检测，满足条件转移，不影响标志位2、结果不回传例：BRCLR$20,#$81,LP1BRSET$20,#$81,LP2,位条件转移指令,60,PPT学习交流,3.长分支跳转指令,功能：在当前PC的值加上一个16位带符号数的偏移量，即跳转范围：3276832767,61,PPT学习交流,4.循环控制指令,特点：1、不影响、不依赖标志位2、转移范围是256255,4字节数加法程序：ADD:LDX#$0B00；加数起始地址LEAY4,X；被加数地址LDAB#4；计数值CLC；清进位位LOOP:LDAAXADCA1,Y+STAA1,X+DBNEB,LOOP,62,PPT学习交流,ADD:LDX#$0B00LEAY4,XLDAB#4CLCLOOP:LDAAXADCA1,Y+STAA1,X+DBNEB,LOOP,ADD:LDX#$0B00LEAY4,XLDAB#4CLCLOOP:LDAAXADCA,YSTAAXINXINYDBNEB,LOOP,63,PPT