微机原理及接口技术44732

1、微机原理及接口技术课程论文学校太原科技大学华科学院班级姓名学号机自122206H班常悦201222010601引言:Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个 8位寄存器来存 取，以及四个16位索引寄存器（包含了堆栈指标）。资料寄存器通常由指令隐含 地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。 它提供64K 8位元的输出输入（或 32K 16位元），以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址， 所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个寄存 器。因为这样In tel 8086有四个 内存区段（segme nt）寄存器，可以从索引寄存器来设定。

2、 区段寄存器可以让CPU利用特殊的方式存取1 MB内存。8086把段地址左移4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都认为这是一个很不好的设计，1 MB的困难。而的结果是会让各分段有重叠。尽管这样对组合语言而言大部分被接受（也甚至有 用），可以完全地控制分段，使在编程中使用指针（如C编程语言）变得困难。 它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个地方的指针拥 有不同的地址。更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 8086的寻址方式改变让内存扩充较有效率。8086处理器的时钟频率介于 4.77MHz （在原先的IBM PC频率）和10 MHz 之间。8086没有包含浮点指令部分（

3、FPU ,但是可以通过外接数学辅助处理器 来增强浮点计算能力。8086内容介绍:1.8086语言汇编这对于计算机软件的生产和推广应一般来说，汇编语言程序设计的技巧性是比较强的，即使对于同一个问题， 不同的程序员编写出来的程序可能相差很大， 用都带来了极大的困难。因此，在计算机科学中提出了编制程序工程化的设计方 法。集体地说，就是在软件中采用模块结构话的程序设计方法。所以，一个好的 程序不仅能正常运行，完成预定任务，还应满足下列设计要求：正常运行，完成预定任务。结构清晰，程序简明、易读、易调试、易维护（修改、扩充）。运行速度快。占用内存少。程序执行速度快，又要占内存空间少，两者是有矛盾的，应权衡

4、利弊，侧重某一个方面来设计。随着计算机应用的发展，程序的日渐庞大和复杂，使程序模 块化，写好程序文件，以便于阅读、调试和扩展，以显得越来越重要。从程序设 计整体看，可分为如下几个基本步骤：（1）全面分析问题，抽象出数学模型。（有些简单问题可以根据实际经验编程）。 确定算法。（3）绘制流程图。对于复杂程序，确定需要的模块，画出模块间的结构图及各模 块的流程图。定义数据变量，分配存储空间和工作单元。编写程序代码。（按所使用的语言、软件、硬件平台编写）。静态检查、上机调试。在程序设计中，为了使程序结构清晰，应米用结构化程序设计方法，常用的子程序结构。程序基本结构有：顺序结构、分支结构、循环结构、1.

5、 顺序结构无分支、循环、转移,顺序结构的程序一般是简单程序，它按顺序执行，2. 分支结构 根据不同的条件，程序转移到不同的分支，以条件ZF=0为例。为了避免分支及合并时出错,当两个分支合并时，要特别注意第一个分支结束时， 一般在程序框图中，标识出主要点处的标且程序的分支通过转移指令来实现，因此转移指令的特点是改变程序执行顺 序。3. 循环结构循环是在一定条件下重复执行称为循环体的程序段。循环前，应当给循环 条件赋初值，在循环过程中，必须修改循环条件。根据判别循环条件的时机，有两种基本循环结构.循环结构可以用条件转移指令(JZ、JNZ等)、循环指令(LOOP LOOP等)实 现。指令系统提供了若

6、干条设计循环结构的循环控制指令，循环控制指令可以同 时完成修改循环控制记数、检测条件并控制转移的工作。因此循环控制指令实现 控制循环结构更加简便。循环程序设计中的重要问题是正确地控制循环，保证循环的正常执行和结 束。如果循环控制哦于错，就会导致循环不能完成预定的功能， 或者循环不能结 束，此时称为死循环，除非特殊需要，程序中不应出下死循环。控制循环的方法 通常分为两大类：(1) 记数循环(用语循环次数已知的情况)。(2) 条件循环(用语循环次数不确定的情况)。在条件循环方法中，可以根据需要设置各种丰富、灵活的条件来控制循环。4. 子程序结构在大型程序中，有时，一段相同的程序多次被使用，可以把这

7、段程序单独提 出来编写，称为子程序，需要该段程序时，用CALL指令调用子程序，这种编 程处理方法，称为子程序结构。相对于子程序，调用程序称为主程序。当主程序与子程序不在同一个代码段时，称为段间调用 ；当主程序与子程序 在同一个代码段时，称为段内调用。子程序可以调用子程序，称为子程序嵌套。 子程序调用子程序的特例是子程序调用自身，称为 递归，如图4-10所示。子程序可以有入口参数和/或出口参数。入口参数作为主程序传递给子程序 处理的数据，出口参数是子程序处理的结果。编写子程序的要求：(1) 保护寄存器与工作单元如果子程序要用到某些寄存器或存储单元， 而它们的内容在子程序返回后还 需要使用。为了不

8、破坏原有信息，应将它们的内容压入堆栈保护，或者存入一些 空闲存储器单元或寄存器，返回之前再恢复这些信息。注意：数据的出栈和图栈 册顺序是相反的。(2) 正确使用堆栈调用程序转入子程序前，在堆栈栈顶保存了断点的地址，当子程序执行RET 指令时，则将从栈顶弹出断点地址，以便返回到调用程序。如果子程序执行期间 需要使用堆栈暂存数据，则必须成对地执行 PUSH和POP指令，以保证执行RET 指令前，堆栈栈顶恢复到刚进入到子程序时的位置， 使RET指令能正确地弹出断 点地址。(3) 子程序中应有内部文档为了使子程序可读性好，可理解性好，便于使用，子程序中应当给出必要说 明和适当的语句注释，这些说明和注释

9、称为内部文档。通常子程序头部给出下列说明：子程序名功能描述：功能、性能指标等子程序的入口参数、出口参数子程序使用的寄存器、存储单元子程序所调用的其它子程序的名字(4)参数传递通过调用程序传递给子程序的参数，可以使子程序的每次调用完成不同要 求的具体操作，增加子程序的灵活性。例如，一个子程序的功能是从一个任意长 度的任意字符串中查找一个指定字符串出现的位置。由调用程序将两个字符串的 起始地址和字符串长度传递给子程序， 子程序便可完成一次具体的查找操作， 然 后将子字符串的位置指针再返回给调用程序。 调用程序传递给子程序的参数称为 入口参数，子程序返回给调用程序的数据或地址称为出口参数。正因为子程

10、序即可以接受调用程序传递的参数，也可以返回参数给调用程序，才使子程序更加灵 活、方便而具有通用性。2.8086微处理器8086微处理器是一个由In tel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是 x86架构的鼻祖。学习微处理器及其程序设计，必须掌握微处理器的指令系统。本章以8086微处理器为例介绍微型计算机的指令系统，包括指令格式、寻址方式和各类指令 功能。要明确各种寻址方式的区别和特点，掌握有效地址和物理地址的计算方法， 要正确使用指令，掌握各类指令的功能、对标志位的影响和使用上的一些特殊限 制。能够编写小汇编程序，初步掌握汇编程序的编写和调试方法。一.8086寻址方式立即数寻址(1) 操

11、作数是数字，指令中立即写出数字 MOV AX ，1234H解释此句意义寄存器寻址(2) 操作数是寄存器内容，指令中写出寄存器的符号MOV AX ， BX直接寻址(3) 操作数是存储单元内容，用括号括出存储单元有效地址MOV AX，1234HMOV AX，ES 1234H(4) 操作数是存储单元内容，用括号括出寄存器或其表达式，寄存器或其表达式的值为存储单元有效地址 间接寻址MOV AH ，BXMOV AX ，ES SIMOV AL ，BX+SI+5=5BX+SI=5BXSI二.8086指令系统1. 数据传送指令（一）通用传送指令（1）MOV旨令指令格式：MOV目，源功能：将源操作数传送给目标操

12、作数。（2）堆栈操作指令进栈指令：P USH 格式：PUSH源功能：将源操作数压入堆栈。 例：用堆栈指令完成上例的功能。MOV AX，3000HMOV DS，AX;段寄存器填充MOV SI，0100H ;基本指令执MOV DI，2000H ;行前的初值MOV CX，50P USH SI;程序从这POP DI;开始设计INC SIINC SIINC DIINC DILOOP NTMOV AH，4CHINT 21HNT:（3）交换指令XCHG格式：XCHG目，源 功能：源和目标中的内容交换。（二）累加器专用传送指令（1）输入输出指令IN ， OUT,DXAXIAL寄存器。输入指令格式：#1 IN

13、AX|AL，8位端口号 #2 IN AX|AL功能：从外设输入数据到位端口号，AXIAL，AXIAL功能：将AX|AL中的数据输出到外设。 该类指令是硬件功能与软件作用的结合。（2）查表转换指令XLAT 指令格式：XLAT功能：将内存单元BX+AL中的内容，置入AL寄存器中。输出指令格式：#1 OUT 8#2 OUT DX（二）地址传送指令地址传送指令有两类：仅传送偏移地址指令及段地址与偏移地址同时传送指令。(1 )仅传送偏移地址指令：LEA指令格式：LEA目，源功能：将源操作数的偏移地址传送给目标寄存器。女口： LEA BX，2000H执行后BX=2000H 又如：LEA SI ，BX+10

14、0H 若执行前BX=1000H执行后SI=1100H。(2)段地址与偏移地址同时传送指令：LDS LES 指令格式：LDS目，源LES目，源功能：将源存储器操作数连续4个字节的内容传送给目标寄存器 DS寄 存器(LDS指令)或ES寄存器(LES指令)0女口： LDS BX，2000H 执行前2000H=1234H; 2002H=5678H。 执行后 BX=1234H DS=5678H 又如：LDS SI ，BX+100H 若执行前 BX=1000H 而1100H=4321H; 1102=8765H。 执行后 SI=4321H; DS=8765H(四)标志传送指令(1) LAHF指令 指令格式：

15、LAHF指令功能：将标致寄存器的低八位中以定义位，传送给AH寄存器中对应的位。(2) SAHF旨令 指令格式：SAHF指令功能：将AH寄存器中对应的位，传送给标致寄存器的低八位中以 定义位。(3) PUSHI指令 指令格式：P USHF指令功能：将标致寄存器内容进栈。(4) POPF旨令 指令格式：POPF指令功能：从栈顶弹出一个字送入标致寄存器。2. 算术运算带进位加法指令和增一指令。对于有符号数，其结果用补码表(一) 加法指令 加法指令有三类：不带进位加法指令、它们均适合与无符号数和有符号数的加法。(1) 不带进位的加法指令 ADD指令格式：ADD目，源并影响标志寄存器。指令功能：源+目，

16、其结果放到目标， 如：ADD AL，50H; (AL) +50HHAL(2) 带进位的加法指令ADC指令格式：ADC目，源 指令功能：源+目 +CF,其结果放到目标，并影响标志寄存器。利用 ADC指令可以实现两个多字节数的相加运算。如：1244AFDCH+9A12458FH女口： ADC AL，50H; （AL） +50H+CFAL（3）增一指令INC 指令格式：INC目指令功能：目+1,其结果放到目标，并影响标志寄存器。（二）减法指令减法指令包含有五类：不考虑借位减法指令、考虑借位减法指令、减一 指令、求补指令和比较指令。它们均适合与无符号数和有符号数的减法。对于有 符号数，其结果用补码表示

17、。（1）不考虑借位减法指令SUB指令格式：SUB目，源 指令功能：目-源，其结果放到目标，并影响标志寄存器。（2）考虑借位减法指令SBB 指令格式：SBB目，源指令功能：目-源-CF，其结果放到目标，并影响标志寄存器。 利用 SBB指令可以实现两个多字节数的相减运算。如：1244AFDCH-9A12458FH（3）减一指令DEC 指令格式：DEC目 指令功能：目-1，其结果放到目标，并影响标志寄存器。（4）求补指令NEG 指令格式：NEG目 指令功能：0-目，其结果放到目标，并影响标志寄存器。对于两个无符号数的比较，根据 CF标志判断两数的大小。 对于两个有符号数比较大小，根据SF和OF标志位

18、来判断两数（5）比较指令CMP 指令格式：CMP目，源 指令功能：目-源，其结果不放到目标，但设置标志寄存器。 用法：#1#2的大小：（=0或=1）则目 源；如果OF和SF相异，则源 目。OF和 SF相同（三）乘法指令乘法指令有两类：无符号数乘法指令和有符号数乘法指令。（1）无符号乘法指令 指令格式：MUL源 指令功能：（AL|AX）（2）有符号乘法指令 指令格式：IMUL源 指令功能：（AL|AX）（四）除法指令MUL*源，其结果放到AX|DX: AXIMUL*源，其结果放到AX|DX: AX8086CPU的除法指令有两类：无符号数除法指令和有符号数除法指令。它们均是不等长除法指令。即：被除

19、数长度必须是除数长度的两倍。所以, 在进行除法运算前应根据除数长度将被除数变成它的两倍长度。（1）无符号数除法指令DIV指令格式：DIV源AL|AX,余数放在 AH|DX之指令功能：AX|DX AX/源，其结果：商放在中。（2）有符号数除法指令IDIV指令格式：IDIV源AL|AX,余数放在 AH|DX之指令功能：AX|DX AX/源，其结果：商放在中。（3）将字节扩展成字的指令CBW指令格式：CBWAH之中。不影响标志位。指令功能：将AL中有符号数的符号位扩展到 用法：一般在两字节有符号数除法前，利用该指令，将符号位进行扩展， 以使两数变成不等长数。（4）将字扩展成双字的指令CWD指令格式：

20、CWD指令功能：将AH中有符号数的符号位扩展到 DX之中。不影响标志位。 用法：一般在执行两字长有符号数除法前， 利用该指令，将符号位进行 扩展，以使两数变成不等长数。（五）BCD码运算指令BCD码有两类：组合（压缩）型BCD码和未组合（非压缩）型BCD码。 BCD码的运算相应也有两种情况。（1）未组合BCD码加法十进制调整指令 AAA指令格式：AAA指令功能：对AL中的数进行校正：在AX中产生未组合十进制数和。女口：MOV AL ，7ADD AL ，5AAA执行前两条后，AL=0CH经AAA调整后，AX=0102H CF=OF=1（2）组合BCD码加法十进制调整指令DAA指令格式：DAA指令

21、功能：对AL中的数进行校正：在AL中产生组合十进制数和。，56H( BCD ，47H( BCD女口：MOV ALADD ALDAAAL=9DH 经 DAA调整后，AL=03H CF=1BCD码十进制相加执行前两条后， 例：多字节组合结果放在 2000H开始的内存区域。设两数长度均为8个字节，分别存放在1000H和2000H开始的8个单元 中，要求将两数相加后，MOVSI，1000HMOVDI，2000HMOVCX，8CLCL1ADCALDAAMOVDI, ALINCSIINCDILOOP L1MOVAHINT21HMOV AL,4CH,SI ,DI(3) 未组合BCD码减法十进制调整指令AAS

22、指令格式：AAS指令功能：对AL中的数进行校正：在AX中产生未组合十进制数差。女口：MOV AL ，7； 7为 7 的 ASCII 码SUB AL ，5AAS执行前两条后，AL=32H经AAS调整后，AL=02H(4) 组合BCD码加减十进制调整指令 DAS指令格式：DAS指令功能：对AL中的数进行校正：在AL中产生组合十进制数差。女口：MOV AL ，56H (BCDSUB AL ，47H (BCDDAS执行前两条后，AL=0FH经DAS调整后，AL=09H CF=1(5) 未组合BCD码的乘法十进制调整指令AAM指令格式：AAMAL中的数进行校正：在AX中产生未组合十进制数积。AL , 0

23、5H(BCD,06H (BCD指令功能：对MOVBLBL如：MOVMULAAM执行前三条后，AX=001EH经AAM调整后，AX=0300H (BCD。(6) 未组合BCD码的除法十进制调整指令AAD指令格式：AAD指令功能：对AX中的数进行校正：在AX中产生未组合十进制数。女口：MOV AX ，0300H (BCDAADMOV BL ，06H (BCDDIV BL执行前两条后，AX=001EH执行DIV指令后，AX=0005H (BCD。3. 逻辑运算(一)逻辑运算指令逻辑指令有三类：逻辑运算指令： NOT AND OR XOF及 TEST 移位指令：SHL SAL SHRffi SHF循环

24、移位指令：FOL FOR RCL和RCR1. 逻辑运算指令求反指令NOT指令格式：NOT目 指令功能:将目标内容求反。标。（2）逻辑与指令AND 指令格式:AND目，源 指令功能：将目标内容同源内容按位进行逻辑与运算。结果放在目女口： AND AX ，OOFFH其结果AH=0 （被屛蔽）；AL内容不变。（3）逻辑或指令OR指令格式：OR目，源指令功能：将目标内容同源内容按位进行逻辑或运算。结果放在目标。女口：OR AX ，OOFFH其结果AH内容不变；AL=0FFH（所有位为1）。（4）逻辑异或指令XOR指令格式:XOR目，源指令功能:将目标内容同源内容按位进行逻辑异或运算。 结果放在目标。如

25、： OR AX ，AX其结果AX被清0。标,（5）测试指令TEST 指令格式：TEST目，源 指令功能:将目标内容同源内容按位进行逻辑与运算。 结果不放回目 只影响标志位。女口： TEST AL ，80H 执行后，如果ZF=0,则AL的最高位为1，反之，最高位为0。（二）移位指令（1）算术左移指令和逻辑左移指令 SAL和AHL 指令格式：#1 SAL 目, 1#2 SAL目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次左移一次，最高位进入 CF,且最 低位补0。若CL内容大于1时，重复前面的操作。除AF标志位不确定外，影响 其它标志位。（2）算术右移指令SAR指令格式：#1 SAR 目, 1 #2

26、SAR目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次右移一次。最低位进入 CF,且最 高位不变。若CL内容大于1时，重复前面的操作。除AF标志位不确定，外影响 其它标志位。（3）逻辑右移指令SHR 指令格式：#1 SHR 目, 1#2 SHR目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次右移一次。 最低位进入CF,最高位补0。 若CL内容大于1时，重复前面的操作。除AF标志位不确定，外影响其它标志位。（三）循环移位指令（1）循环左移指令指令格式：#1 ROL 目, 1#2 ROL目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次左移一位。最高位进入 CF,同时 进入最低位。若CL内容大于1,则重复前面的操作。

27、除AF标志位不确定，外影 响其它标志位：（2）循环右移指令指令格式：#1 ROR 目, 1#2 ROR目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次右移一位。最高低进入 CF, 同时进入最高位。若CL内容大于1,则重复前面的操作。除 AF标志位不确定， 外影响其它标志位：（3）带进位循环左移指令指令格式：#1 RCL 目, 1#2 RCL目, CL指令功能：将目标操作数各数位依次左移一位。最高位进入 CF, CF进入最低位。若CL内容大于1,则重复前面的操作。除AF标志位不确定，外 影响其它标志位：（4）带进位循环右移指令指令格式：#1 RCR 目, 1#2 RCR目, CL指令功能：将目标操作数

28、各数位依次右移一位。最低进入 CF, CF进入最高 位。若CL内容大于1,则重复前面的操作。除AF标志位不确定，外影响其它标 志位：4. 串操作指令串操作指令有五类：串（一）串传送指令 串操作指令可以实现对一串数据的操作。传送、串比较、串搜索、取串和存串纶串操作指令的共同点：（1）串传送MOVS指令格式：;字节串传送指令;字串传送指令目标串符号首址，源串符号首址#1 MOVSB#2 MOVSW #3 MOVS功能：将源串中一个字节（字）传送到目标串。不影响标志位。例：将100字节的数据从3000H:100H搬到3000H:200HMOVAX,3000HMOVDS,AXMOVES,AXMOVSI

29、,0100HMOV DIMOV CXREP MOVSWMOV AHINT 21H(二)串比较指令(2)串比较指令CMPS 指令格式：#1 CMPSB#2 CMPSW#3 CMPS,0200H ,50,4CH;字节串比较指令;字串比较指令目标串符号首址，源串符号首址功能：将源串中一个字节（字）与目标串比较。影响标志位。（三）取串指令（3）取串指令 指令格式：#1 LODSB#2 LODSW#3 LODSLODS;从串中取字节指令;从串中取字指令源串符号首址功能：将源串中一个字节（字）传送到 AL （AX中。不影响标志位。（四）存串指令（4）存串指令 指令格式：#1 STOSB#2 STOSW#3

30、 STOS功能：将STOS;存字节于目标串指令;存字于目标串指令 目标串符号首址AL （AX中的一个字节（字）存到目标串中。不影响标志位。（五）目标串搜索指令（5）目标串搜索指令 指令格式：#1 SCASB#2 SCASW#3 SCAS功能：将SCAS;从目标串中搜索字节指令;从目标串中搜索字指令目标串符号首址AL（AX中的一个字节（字）与目标串中某字节（字）比较,不影响标目标串，只影响标志位。5. 控制转移指令（一）无条件转移指令及指令寻址 在8086CPU的转移指令中，其目标操作数将给出下一条指令到哪儿去 找。即给出指令的寻址方式。8086CPU指令的寻址方式可分成两大类：段内转移寻址方式

31、及段间转移 寻址方式。段内和段间均又可分成两种：直接转移和间接转移。下面将通过无条件 转移指令作详细分析。无条件转移指令 指令格式：JMP目 指令功能：程序将转到由目标操作数指明的地址去执行。（二）条件转移指令条件转移指令一般是根据标志寄存器中某个标志或几个标志的逻辑关系来 决定是否转移。根据依据的条件，可分成三类条件转移指令：单标志条件转移指 令；用于判断无符号数大小的条件转移指令； 用于判断符号数大小的条件转移指 令。（1）单标志条件转移指令除半进位标志AF之外的所有状态标志都有相应的条件转移指令。JZ|JE JNZIJNE JC JNC JS JNS JO JNO JP JNP判断无符号

32、数大小的条件转移指令（3）JGJNGJLJNL（三）子程序指令（1）判断符号数大小的条件转移指令 ;大于转移（2）JA;高于转移JNA;不咼于转移JB;低于转移JNB子程序调用指令CALL指令格式：CALL目功能：执行该指令时，CPU先将该指令下面一条指令的存放地址压入堆 栈（该地址叫返回地址），然后，计算出目标地址的偏移地址并装入 IP，如果是 远调用还要将目标地址的段地址装入 CS其结果，程序将转到目标子程序去执 行。（2）返回指令RET指令格式：RETIRET N功能：从堆栈顶弹出两个（近过程调用）或四个（远过程调用）字，装 入IP和CS （远过程调用）。其结果是返回到主程序取执行。如果

33、是 RETN，则还 要使栈顶指针往上移N个字节。一般N取偶数值。（四）循环控制指令循环控制指令用来设计循环程序。此类指令有三条：（1）LOOP指令指令格式：LOOP短标号功能：该指令执行时，先将CX内容减1,然后判断CX中内容是否为0, 若不为0,则返回到标号处去执行。若为 0,则执行该指令下面一条指令。（2）LOOPZ|LOOPE指令格式：LOOP Z|LO OP短标号功能：该指令执行时，先将 CX内容减1,然后判断CX中内容是否为0 且ZF是否为1,若不同时满足，则返回到标号处去执行，否则执行该指令下面 一条指令。（3）LOOPNZ|LOOPNE指令格式：LOOPN Z|LO OPNS标号功能：该指令执行时，先将 CX内容减1,然后判断CX中内容是否为0 且ZF是否为0,若不同时满足，则返回到标号处去执行，否则执行该指令下面 一条指令。（4）JCXZ指令格式：JCXZ短标号功能：该指令执行时，只判断 CX中内容是否为0,若满足，