微机课件沈润杰第四章ch04中

1、第四章 数据传送指令 教师：余有灵 博士 内容 u第一节 机器语言 u第二节 数据传送指令 u第三节 汇编程序 2021-7-27 第2页 2021-7-27第3页 为什么要机器语言指令？ u幸运的是，我们不需要经常以十六进制形式编码 l使用汇编程序. l汇编程序将汇编代码翻译成机器语言 u机器语言是微处理器理解的本机二进制代码 u介绍机器语言指令的原因 l建立对指令编码方式的感觉 l了解不同的指令包含不同数目字节的原因 l有助于生成有效率的代码 2021-7-27 第4页 2021-7-27 Tongji University Page 5 Prerequest u回顾：内存管理模型 u回顾

2、：逻辑地址，有效地址，物理地址 u思考：如何从程序指令中的地址表示信息定位到 物理内存中的指定存储单元？ l受实模式和保护模式的影响 2021-7-27 Tongji University Page 6 Fundamental Problems u问题：如何设计计算机指令？ u问题：在设计计算机指令系统，应遵循何种原则 ？ u问题：如何从程序（指令序列）中的形式地址确 定最终可硬件实现的物理地址(即寻址问题) 2021-7-27 Tongji University Page 7 Instruction 使用寄存器前缀 (Windows) MOV AX,BX ;使用寄存器前缀 2021-7-27

3、 第36页 指令格式 u机器语言指令 l从一个字节到多达13个字节 l超过100,000种变化形式 2021-7-27 第37页 操作码字节 u1-2 字节 u操作码 选择操作 l前6位，例如：100010MOV uD 指示数据流的方向 lD=0, 数据: REG R/M lD=1, 数据: R/M REG uW 指示数据是一个字节或一个字(双字) lW=0, 字节 lW=1, 字或双字，依赖于寄存器长度前缀(66H) 2021-7-27 第38页 The MOD/REG/(R/M) 字段 u字段 lREG包含寄存器 lR/M字段包含一个寄存器或一个存储器寻址方式，例如in BX u详细说明R

4、/M如何使用以及是否存在偏移量 l存储器 00: 00: 无偏移量无偏移量 01: 801: 8位位符号扩展符号扩展偏移量偏移量 10: 16/3210: 16/32位位有符号有符号偏移量，取决于地址长度超越前缀偏移量，取决于地址长度超越前缀(67H)(67H) l寄存器 11: R/M11: R/M是寄存器是寄存器 l举例 MOV AL,DIMOV AL,DI MOV AL,DI+2MOV AL,DI+2 MOV AL,DL+1000HMOV AL,DL+1000H 2021-7-27 第39页 寄存器分配 u寄存器 lREG字段 l当MOD=11时，R/M字段 2021-7-27 第40页

5、 代码代码W=0(字节字节)W=1(字字)W=1(双字双字) 000ALAXEAX 001CLCXECX 010DLDXEDX 011BLBXEBX 100AHSPESP 101CHBPEBP 110DHSIESI 111BHDIEDI The R/M Field uMOD=00, 无偏移量 uMOD=01, 8位符号扩展偏移量 uMOD=10, 16/32位有符号偏移量 2021-7-27 第41页 R/M代码代码16位存储器位存储器 寻址模式寻址模式 32位存储器位存储器 寻址模式寻址模式 000DS:BX+SIDS:EAX 001DS:BX+DIDS:ECX 010SS:BP+SIDS:

6、EDX 011SS:BP+DIDS:EBX 100DS:SI使用比例变址字节 101DS:DISS:EBP 110SS:BPDS:ESI 111DS:BXDS:EDI 寄存器分配 u两字节指令: 8BECH l100010 11 11 101 100 u16位指令模式，没有超越前缀 l操作码=100010 (MOV) lD=1 (R/MREG) lW=1 (字) lMOD=11 (R/M是寄存器) lREG=101 (BP) lR/M=100 (SP) l因此该指令为 MOV BP,SP 2021-7-27 第42页 寄存器分配 u两字节指令: 668BE8H l01100110 100010

7、 11 11 101 000 u16位指令模式，带66H l操作码=100010 (MOV) lD=1 (R/MREG) lW=1 (双字) lMOD=11 (R/M是寄存器) lREG=101 (EBP) lR/M=000 (EAX) l因此该指令为 MOV EBP,EAX 2021-7-27 第43页 R/M字段 uMOV DL, DI l操作码 100010 lD=1 (R/MREG) lW=0 (字节) lMOD=00 (无偏移量) lREG=010 (DL) lR/M=101 (DI) l因此机器语言指令为：8A15H 2021-7-27 第44页 R/M字段 uMOV DL, DI

8、+1 l操作码 100010 lD=1 (R/MREG) lW=0 (字节) lMOD=01 (8位符号扩展偏移量) lREG=010 (DL) lR/M=101 (DI) l偏移量=01 (偏移量) l因此机器语言指令为 8A5501H uMOV DL, DI+1000H 对应 8A950010H 2021-7-27 第45页 2021-7-27第46页 MOV指令 u操作码100010，但不局限于此 MOV AX，BX MOV AX，BX MOV AX,BX MOV CX, 23H 段MOV指令 u操作码 100011，并不是100010 u并不经常直接寻址段寄存器 u了解段寄存器MOV指

9、令的局限性非常重要. l立即数不能被移进段寄存器. lCS不能通过段寄存器MOV指令成功装入. lMOV CS, R/M 以及 POP CS 不允许. 2021-7-27 第48页 代码代码段寄存器段寄存器 000ES 001CS 010SS 011DS 100FS 101GS PUSH/POP u重要指令在 LIFO(后进先出) 堆栈存储器中存储 和取出数据 u六种形式 l寄存器 l存储器 l立即数 l段寄存器 l标志位 l所有寄存器 u16位或32位数据的函数. 2021-7-27 第49页 PUSH uPUSH l通过SS:SP起作用 l16/32位数据处理模式 l例: 图4-11 uP

10、USHA/PUSHAD (压入所有寄存器) l顺序: AX、CX、DX、BX、SP、BP、SI, DI (或者以相同顺序的32位寄存器) l需要16字节的堆栈存储空间 l见图4-12 u见表4-7 lPUSH reg16/reg32 lPUSH mem16/mem32 lPUSH seg lPUSH imm8/imm16 lPUSHD imm32 lPUSHF/PUSHFD 2021-7-27 第50页 POP uPOP l通过SS:SP起作用 l16/32位数据处理模式 l例: 图4-13 uPOPA/POPAD (弹出所有寄存器) l顺序: DI、SI、BP、SP、BX、DX、CX、AX

11、(或者以相同顺 序的32位寄存器) l从堆栈存储空间中移除16字节 u见表4-8 lPOP reg16/reg32 lPOP mem16/mem32 lPOP seg lPOPF/POPFD 2021-7-27 第51页 初始化堆栈 u当堆栈初始化时，应当加载SS与SP寄存器 lSS 堆栈段的栈底 lSP 堆栈的大小 l如果堆栈区域为10000H-1FFFFH，大小是FFFFH SSSS1000H1000H SPSP0000H0000H l顶部位置和底部位置是邻接的 l见图4-14 u可以由汇编语言或链接程序自动加载. l使用STACK段定义. 2021-7-27 第52页 装入有效地址 u装

12、入有效地址 lLEA u从存储区域中装入偏移地址和段的值 lLDS, LES, LSS, LFS, LGS 2021-7-27 第53页 LEA uLEA指令将一个存储器区域的有效地址装入一个 指针或变址寄存器. lLEA将偏移地址装入16位或32位寄存器 l有时我们用一个MOV和关键词OFFSET进行相同的操作 MOV BX,OFFSET FRED LEA BX,FRED 两个指令完成同样的任务. u见例4-3 2021-7-27 第54页 装入段和变址 uLDS、LES、LFS、LGS以及LSS将偏移地址装入一 个16位或32位寄存器，将相应的段地址装入DS、 ES、FS、GS或SS uL

13、DS、LES、LSS、LFG以及LGS允许段寄存器和指 针都从存储器装入. LDS BX,BOB 将存储在一个称为BOB的32位存储器区域的段地址和偏 移地址装入DS和BX. u见例4-4 2021-7-27 第55页 装入段和变址 2021-7-27 第56页 数据串传送指令 u数据串传送指令 lLODS、STOS、MOVS、INS以及OUTS. u这些指令使用方向标志位来选择指令执行以后指针 修改的方式 lD = 0 自动递增 lD = 1 自动递减. u这些指令很多都可以加一个REP (重复) 前缀来重复 执行该条指令,执行次数存储在CX寄存器中. 2021-7-27 第57页 数据串传

14、送指令 u方向标志位 lD=0, 自动递增 lD=1, 自动递减 uDI,SI lDI 和附加段ES lSI 和数据段DS, 可以段超越 u允许的带后缀的形式 lB, 字节 lW, 字 lD, 双字 uREP和CX uDX, INS/OUTS的I/O地址 2021-7-27 第58页 LODSW 2021-7-27 第59页 数据串传送指令 u默认DI访问附加段中的数据，SI访问数据段中的数据 uLODS将SI寻址的数据段中的数据装入AL、AX或EAX，然后增加 或者减少SI uSTOS将AL、AX或EAX存储到由DI寻址的附加段中，然后增加或 减少DI uREPS STOS 重复该条指令，执

15、行的次数存储在CX中，当CX=0 时终止 l见例4-5 uMOVS示唯一一条在存储区域内传送数据的指令 l见例4-6, 4-7, 4-8 uINS 指令将数据从I/O设备传送到由DI寻址的附加段中；I/O 地址位于DX寄存器中 uOUTS指令将由SI寻址的数据段存储器中的数据传送至由DX寻 址的I/O设备 2021-7-27 第60页 其他指令 XCHG将寄存器内容和任何其他寄存器或存储单元的内容交换 XLAT将AL寄存器中的内容转换成存储在存储表中的一个数字 lAL: 数字 lBX: 表的偏移地址 l见例4-11, 图4-17 2021-7-27 第61页 其他指令 IN和OUT指令执行I/

16、O操作 两种I/O寻址方式 : 固定端口与可变端口 l固定端口寻址时，端口地址出现在指令中，例如，当 使用ROM时 l可变端口寻址时，I/O地址在一个寄存器中 l两条I/O指令在I/O设备和累加器(AL、AX以及EAX)之间 传送数据. l16位I/O地址意味着一个系统中最多可能有多达64K个 I/O设备 2021-7-27 第62页 IN和OUT u见例4-12 2021-7-27 第63页 其他指令 MOVSX是传送及符号扩展；MOVZX是传送及零扩展 不同的寄存器操作 2021-7-27 第64页 其他指令 uBSWAP l在由小到大的格式和由大到小的格式之间转换 uCMOV l条件转移

17、 l取决于先前操作影响的最后的标志位 2021-7-27 第65页 段超越前缀 u段超越前缀可以附加到几乎任何指令的存储器寻 址方式前 uJMP和CALL指令可以与段超越前缀一起使用 u举例 lMOV AX, ES:DI lLODS ES:DATA1 2021-7-27 第66页 2021-7-27第67页 Assembler(汇编程序) uDirective(伪指令) lStoring Data in a memory segment (定义指令) DB, DB, 定义字节定义字节 DW, DW, 定义字，定义字，2 2字节字节 DD, DD, 定义双字，定义双字，4 4字节字节 DQ, D

18、Q, 定义四字，定义四字，8 8字节字节 DT, DT, 定义定义1010字节字节 lDUP (占位指令) ?, ?, 位置保留，初始化为位置保留，初始化为0 0 lALIGN (对齐指令) ALIGN 2ALIGN 2 ALIGN 4ALIGN 4 ALIGN 8ALIGN 8 2021-7-27 第68页 Assembler(汇编程序) uDirective(伪指令) lEQU, THIS, ORG, ASSUME TEN EQU 10TEN EQU 10 DATA1 EQU THIS BYTE DATA1 EQU THIS BYTE ORG 100H (ORG 100H (改变偏移地址改变偏移地址) ) ASSUME CS:CODE_SEGASSUME CS:CODE_SEG lPROC, ENDP u存储器组织 l模型