微机原理与接口技术(三)

第三章 指令系统

指令系统基本概念

一、指令与指令系统

• 指令：控制计算机完成某种操作的命令

• 指令系统：处理器所能识别的所有指令的集合

• 指令的兼容性：同一系列机的指令都是兼容的

• 一条指令应包含的信息：运算数据的来源、运算结果的去向、执行的操作

二、指令格式

见图29

• 零操作数指令：操作码
• 单操作数指令：操作码 操作数
• 双操作数指令：操作码 操作数，操作数
• 多操作数指令：三操作数及以上

三、指令中的操作数

• 操作数：
  • 立即数：表征参加操作的数据本身
  • 寄存器：表征数据存放的地址
  • 存储器：表征数据存放的地址

立即数操作数

• 立即数本身是参加操作的数据，可以是8位或16位，只能作为源操作数。

• 例：

  • MOV AX，1234H
  • MOV BL，22H

• 立即数无法作为目标操作数

• 立即数可以是无符号或带符号数，数值符合其取值范围

寄存器操作数

• 参加运算的数存放在指令给出的寄存器中，可以是16位或8位。
• 例：
  • MOV AX，BX
  • MOV DL，CH

存储器操作数

• 参加运算的数存放在存储器的某一个或两个单元中

• 表现形式：操作数在内存中的偏移地址需 [ ] 扩起

• 例：

  • MOV AL，[1200H]
  • MOV AX，[1200H]
  • AL=22H
  • AX=1122H

见图30

三种类型操作数的比较

• 立即数：

  • 由指令直接给出，是常数性质
  • 无地址含义，只表示运算的数据，不能作为目标操作数

• 寄存器操作数

  • 表示运算的数据存放在寄存器中
  • 多数情况下，寄存器操作数指通用寄存器
  • 在三类操作数中所需运行时间最短

• 存储器操作数

  • 表示运算的数据存放在内存
  • 指令中“[ ]”里是数据所在单元的偏移地址
  • 在三类操作数中所需时间最长

指令的寻址方式

• 操作数可能的来源或运算结果可能的去处：由指令直接给出、寄存器、内存单元

• 寻找操作数所在地址的方法可以有三种大类型：

  • 指令直接给出的方式
    • 运算对象由指令直接给出
  • 存放于寄存器中的寻址方式
    • 参加运算的数据存放在CPU的某个通用寄存器中
  • 存放于存储器中的寻址方式
  • 隐含给出方式

立即寻址

• 由指令直接给出运算的数据（操作数是立即数）。为常数形式或字符形式。

• 立即数只表示运算的数据，无地址含义：

• 立即寻址仅适于源操作数。即源操作数是参加操作的数据本身

见图31

寄存器寻址

• 参加操作的操作数在CPU的通用寄存器中。

  • 例：
    • MOV AX，BX

• 此种寻址方式中的寄存器主要是通用寄存器

• 不含控制寄存器，段寄存器限制使用

存储器寻址

• 指令操作的对象在内存中表现形式为 [ ]

• 指令中给出运算对象在内存某个逻辑段中的偏移地址 [ 偏移地址 ]

• 逻辑段的段基地址通过默认或重设方式给出

• 存储器操作数的字长本身不确定，其字长取决于指令中另一个寄存器操作数，或通过其他方式指定字长

一、直接寻址

• 指令中直接给出操作数的偏移地址

• 例：MOV AX，[1200H]

• 直接寻址方式下，操作数默认为在数据段，但允许段重设，即由指令给出所在逻辑段

• 例：MOV AX，ES：[1200H]

  • （ES:）为段重设符

二、间接寻址(寄存器间接寻址)

• 操作数存放在内存中，数据在内存中的偏移地址为方括号中通用寄存器的内容。

• 仅有4个通用寄存器可用于存放数据的偏移地址

  • 间址寄存器：BX，BP，SI，DI

• 间接寻址的一般格式：[ 间址寄存器 ]

• 寄存器间接寻址例：

见图32

• 由寄存器间接给出操作数的偏移地址

• 存放偏移地址的寄存器称为间址寄存器（BX，BP，SI，DI）

• 操作数的段地址（数据处于哪个段）取决于选择哪一个间址寄存器：

  • BX，SI，DI→默认在数据段
  • BP→默认在堆栈段

三、相对寻址(寄存器相对寻址)

• 操作数的偏移地址为寄存器的内容加上一个位移量。

• 如：

  • MOV AX，[BX+DATA]
    • DATA为人以8bit或16bit常数
    • 段地址由所选间址寄存器决定

• 例：

  • MOV AX，2000H
  • MOV DS，AX
  • MOV BX，1200H
  • MOV AL，[BX]5
    • [BX]5 相当于 [BX+5]

见图33

• 相对寻址主要用于一维数组的操作
• 常将位移量作为”表头“地址，间址寄存器的值作为表内相对地址

四、基址、变址寻址

• 操作数的偏移地址为

  • 一个基址寄存器的内容+一个变址寄存器的内容

• 操作数的段地址由选择的基址寄存器决定

  • 基址寄存器为BX，默认在数据段
  • 基址寄存器为BP，默认在堆栈段

• 基址变址寻址方式与相对寻址方式一样，主要用于一维数组操作

• 例：

见图34

[SI+BX] 也可表示为 [SI] [BX]

五、基址、变址、相对寻址

• 操作数的偏移地址为：

  • 基址寄存器内容＋变址寄存器内容+位移量

• 操作数的段地址由选择的基址寄存器决定

• 基址变址相对寻址方式主要用于二维表格操作

• 例：

见图35

[BP] [DI] 也可表示为 [BP+DI+5]

⭐隐含寻址

• 指令中隐含了一个或两个操作数的地址，即操作数在默认的地址中。

• 例：

  • MUL BL

• 指令执行：

  • AL×BL→AX

小结：

• 寻址方式表示指令运算对象的来源和运算结果的去向
• 注意点：
  • 立即寻址仅针对源操作数
  • 寄存器寻址表示指令运算的数据在寄存器中（常为通用寄存器）
  • 存储器寻址表示指令运算的对象在内存中
    • 数据在内存中的偏移地址在 [ ] 中，段地址可以默认或重设
  • 存储器寻址和寄存器寻址均可用于源或目标操作数

寻址方式练习

• 设DS=6000H，ES=2000H，SS=1500H，SI=00A0H，BX=0800H，BP=1200H，字符常数VAR为0050H。说明以下各条指令源操作数的寻址方式及存储器操作数的物理地址。
  • MOV AX，BX→寄存器寻址
  • MOV DL，80H→立即寻址
  • MOV AX，VAR[BX] [SI]→基址变址相对寻址 物理地址：608F0H
  • MOV AL，‘B’→立即寻址
  • MOV DI，ES：[BX]→寄存器间接寻址，物理地址：20800H
  • MOV DX，[BP]→寄存器间接寻址，物理地址：16200H
  • MOV BX，20H[BX]→寄存器相对寻址，物理地址：60820H

8086指令系统

• 从功能上包括六大类：数据传送、算数运算、逻辑运算和位移、串操作、程序控制、处理器控制

一、数据传送指令

• 通用数据传送指令
• 输入输出指令
• 地址传送指令
• 标志传送指令

⭐除标志传送指令外，其他指令的执行对标志位不产生影响

1、通用数据传送指令

• 一般数据传输指令
• 堆栈操作指令
• 交换指令
• 查表转换指令
• 字位扩展指令

⭐该类所有指令的执行均不影响标志位

①一般数据传输指令

• 一般数据传输指令 MOV

• 格式：MOV dest，src

• 操作：src→dest

• 例：MOV AL，BL

• 注意点：

  • 两操作数字长必须相同
  • 两操作数不允许同时为存储器操作数
  • 两操作数不允许同时为段寄存器
  • 在源操作数是立即数时，目标操作数不能是段寄存器
  • IP和CS不作为目标操作数，FLAGS一般也不作为操作数在指令中出现

• 例：

  • 判断下列指令的正确性：
    • MOV AL，BX→错误，两操作数字长不相等
    • MOV AX，[SI]05H→正确，源操作数为相对寻址
    • MOV [BX] [BP]，BX→错误，目标操作数寻址方式错误
    • MOV DS，1000H→错误，不能用立即寻址方式为段寄存器
    • MOV DX，09H→正确
    • MOV [1200]，[SI]

• 一般数据传送指令应用例

  • 将（*）的ASCII码2AH送入内存数据段1000H开始的100个单元中。

  • 程序段：

    ​ MOV DI，1000H

    ​ MOV CX，64H

    ​ MOV AL，2AH

    AGAIN：MOV [DI]，AL

    ​ INC DI ；DI+1

    ​ DEC CX ；CX-1

    ​ JNZ AGAIN ；CX≠0则继续

    ​ HLT

• 上段程序在代码段中的存放形式

见图36

• 数据段中的分布

见图37

②堆栈操作指令

• 堆栈操作的原则

  • 先进后出
  • 以字为单位

• 堆栈操作指令：

  • 压栈指令
    • 格式：PUSH OPRD ；16位寄存器或存储器两单元
  • 出栈指令
    • 格式：POP OPRD

• 压栈指令 PUSH

  • SP-2→SP
  • 操作数高字节→SP+1
  • 操作数低字节→SP

见图38

• 出栈指令 POP
  • SP→操作数低字节
  • SP+1→操作数高字节
  • SP←SP+2

见图39

• 堆栈操作指令说明
  • 指令的操作数必须是16位
  • 操作数可以是寄存器或存储器两单元，但不能是立即数
  • 不能从栈顶弹出一个字给CS
  • PUSH和POP指令在程序中一般成对出现
  • PUSH指令的操作方向是从高地址，而POP指令的操作正好相反

见图40

③交换指令

• 格式：XCHG REG，MEM/REG

• 注：

  • 两操作数必须有一个是寄存器操作数
  • 不允许使用段寄存器

• 例：

  • XCHG AX，BX
  • XCHG [2000]，CL

④查表指令

• 格式：XLAT

• 说明：用BX的内容代表表格首地址，AL内容为表内位移量，BX+AL得到要查找元素的偏移地址

• 操作：将BX+AL所指单元的内容送AL

⑤字位扩展指令

• 将符号数的符号位扩展到高位

• 指令位零操作数指令，采用隐含寻址，隐含的操作数为AX及AX，DX

• 无符号数的扩展规则为在高位补0

• 字节到字的扩展指令：

  • 格式：CBW
  • 操作：将AL内容扩展到AX
  • 规则：
    • 若最高位=1，则执行后AH=FFH
    • 若最高位=0，则执行后AH=00H

• 字到双字的扩展指令

  • 格式：CWD
  • 操作：将AX内容扩展到DX AX
  • 规则：
    • 若最高位=1，则执行后DX=FFFFH
    • 若最高位=0，则执行后DX=0000H

2、输入输出指令

• 关于I/O端口
  • I/O端口：
    • I/O接口中用于存储数据、可以直接被CPU访问的寄存器
  • 计算机输入输出系统中可以包含若干接口控制电路（芯片），每个接口中都包含了1个或多个端口

见图41

• 专门面向I/O端口操作的指令

• 端口地址在指令中的表示方式——寻址方式

• 指令功能：

  • 从端口地址读入数据到累加器/将累加器的值输出到端口中

• 指令格式：

  • 输入指令：IN acc，PORT（端口地址）
  • 输出指令：OUT PORT，acc（AL/AX）

• 指令寻址方式

  • 根据端口地址码的长度，指令具有两种不同的端口地址表现形式
  • 直接寻址
    • 端口地址为8位时，指令中直接给出8位端口地址
    • 寻址256个端口
  • 间接寻址
    • 端口地址为16位时，指令中的端口地址必须由DX指定
    • 可寻址64K个端口

• I/O指令例

  • IN AX，80H→从80H端口读入16bit数据到AX
  • MOV DX，2400H
  • IN AL，DX→从2400H端口读入8bit数据到AL
  • OUT 35H，AX→将AX的值写入到35H端口中
  • OUT AX，35H→错误，格式错误

3、地址传送指令

• 取偏移地址指令LEA→取近地址指针

• *LDS指令→取远地址指针

• *LES指令→取远地址指针

①LEA指令

• 操作：
  • 将变量的16位偏移地址写入到目标寄存器
    • 变量：内存单元的符号地址。属于存储器操作数。
• 当程序中用符号表示内存偏移地址时，须使用该指令。
• 格式：
  • LEA REG，MEM （MEM必须是存储操作数）
• 指令要求：
  • 源操作数必须是一个存储器操作数，目标操作数通常是间址寄存器

见图42

• LEA指令在程序中的应用
  • 将数据段中首地址为MEM1的50个字节的数据传送到同一逻辑段首地址为MEM2的区域存放。编写相应的程序段。

见图43

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     LEA SI,MEM1
     LEA DI,MEM2
     MOV CL,50
NEXT:MOVE AL,[SI]
     MOVE [DI],AL
     INC SI
     INC DI
     DEC CL
     JNZ NEXT
     HLT

见图44

②LDS、LES指令

• LDS和LES均用于将一个32位的远地址指针写入到目标寄存器

• LDS（Load pointer using DS）的一般格式：

  • LDS 通用寄存器，存储器操作数

• LES（Load pointer using ES）的一般格式：

  • LES 通用寄存器，存储器操作数
    • 存储器操作数将源操作数的偏移地址送目标寄存器，将源操作数的段地址送ES

4、标志传送指令

• LAHF （Load AH from Flags） //隐含操作数AH
• SAHF （Store AH into Flags） //隐含操作数AH
• PUSHF （Push flages onto stack） //隐含操作数FLAGS
• POPF （Pop flags off stack） //隐含操作数FLAGS

LAHF，SAHF

• 指令格式：

  • LAHF

• 操作：将FLAGS的低8位装入AH

见图45

• SAHF执行与LAHF相反的操作

二、算数运算类指令

• 加法运算指令
• 减法运算指令
• 乘法指令
• 除法指令

算数运算指令的执行大多对状态标志位会产生影响

1、加法运算指令

• 普通加法指令ADD
• 带进位位的加法指令ADC
• 加1指令INC

①ADD指令

• 格式：

  • ADD OPRD1，OPRD2

• 操作：

  • OPRD1+OPRD2→OPRD1

• ADD指令的执行对全部6个状态标志位都产生影响

• ADD指令例：

  • MOV AL，78H
  • ADD AL，99H
  • 指令执行后6个状态标志位的状态

见图46

②ADC指令

• 指令格式、对操作数的要求、对标志位的影响与ADD指令完全一样

• 指令的操作：

  • OPRD1+OPRD2CF→OPRD1

• ADC指令多用于多字节数相加，使用前要先将CF清零

③INC指令

• 格式：INC OPRD （OPRD不能是段寄存器不能是立即数）
• 操作：OPRD+1→OPRD
• INC指令的执行不影响CF，但会影响其余五个状态标志位
• 常用于在程序中修改地址指针

加法指令例：

• 求内存数据段中M1为首和M2为首的两个20字节数之和，并将结果写入M2为首的区域中。

见图47

见图48

2、减法运算指令

• 普通减法指令SUB
• 考虑借位的减法指令SBB
• 减1指令DEC
• 比较指令CMP
• 求补指令NEG

减法指令对操作数的要求与对应的加法指令相同

①SUB指令

• 格式：SUB OPRD1，OPRD2
• 操作：OPRD1-OPRD2→OPRD1
• 对标志位的影响与ADD指令同

②SBB指令

• 指令格式、对操作数的要求、对标志位的影响与SUB指令完全一样

• 指令的操作：OPRD1-OPRD2-CF→OPRD1

• SBB指令多用于两个多字节数的相减运算

③DEC指令

• 格式：DEC OPRD

• 操作：OPRD-1→OPRD

• 指令对操作数的要求及对标志位的影响与INC相同

• 指令常用于在程序中修改计数值

• 应用程序例（功能：延时(定时)）：

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      MOV BL,2
NEXT1:MOVE CX,0FFFFH
NEXT2:DEX CX
      JNZ NEXT2       ;ZF=0转NEXT2
      DEC BL
      JNZ NEXT1       ;ZF=0转NEXT1
      HLT             ;暂停执行

④NEG指令

• 格式：NEG OPRD （OPRD为8/16位寄存器或存储器操作数）

• 操作：0-OPRD→OPRD

• 对一个负数取补码就相当于用零减去此数

• 说明：

  • 执行NEG指令后，一般情况下都会使CF为1，除非给定的操作数为零才会使CF为0；
  • 当指定的操作数的值为80H(-128)或为8000H(-32768)，则执行NEG指令后结果不变，但0F置1，其他情况下OF均置0。
  • 用0减去操作数，可以得到负数的绝对值

⑤CMP指令

• 格式：CMP OPRD1，OPRD2

• 操作：OPRD1-OPRD2

• 指令执行的结果不影响目标操作数，仅影响标志位

• 用途：用于比较两个数的大小，可作为条件转移指令转移的条件

• 指令对操作数的要求及对标志位的影响与SUB指令相同

• 两个无符号数的比较：

  • CMP AX，BX

    • 若AX≥BX→CF=0

    • 若AX<BX→CF=1

    • 若AX=BX→CF=0，ZF=1

• 两个带符号数的比较

  • CMP AX，BX
  • 两个数的大小由OF和SF共同决定
    • OF和SF状态相同 AX≥BX
    • OF和SF状态不同 AX<BX

• CMP指令例：

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	 LEA BX,MAX
 	 LEA SI,BUF
 	 MOV CL,20
	 MOV AL,[SI]
NEXT:INC SI
     CMP AL,[SI]
     JNC GOON     ;CF=0转移
     XCHG [SI],AL
GOON:DEC CL
     JNZ NEXT
     MOV [BX],AL
     HLT

见图49

3、乘除运算指令

• 说明：
  • 有分别针对无符号数和有符号数运算指令
    • 有不同的指令助记符
  • 乘、除运算指令均采用隐含寻址方式
  • 乘除运算指令对操作数的要求与加减不同

①乘法指令

无符号的乘法指令MUL

带符号的乘法指令IMUL

注意点：乘法指令采用隐含寻址，隐含了存放被乘数的累加器AL或AX，以及存放结果的AX或AX，DX；

• 无符号数乘法指令

  • 格式：MUL OPRD (OPRD不能说立即数)

  • 操作：

    • OPRD为字节数→AL×OPRD→AX
    • OPRD为16位数→AX×OPRD→DXAX

  无符号数乘法指令例：

  • MUL BYTE PTR[BX]

  见图50

• 有符号数乘法指令

  • 格式：IMUL OPRD

  • 指令格式及对操作数的要求与MUL指令相同。

  • 指令执行原理：

    ①将两个操作数取补码（对负数按位取反加1，正数不变）

    ②做乘法运算；

    ③将乘积取补码。

②除法指令

• 无符号除法指令

  • 格式：DIV OPRD

• 有符号除法指令

  • 格式：IDIV OPRD

除法指令的操作：

• 若OPRD是字节数

  • 执行：AX/OPRD
  • 结果：
    • AL=商 AH=余数

• 若OPRD是双字节数

  • 执行：DXAX/OPRD
  • 结果：
    • AX=商 DX=余数

• 指令要求被除数是除数的双倍字长

算数运算指令小结

• 算数运算类指令的执行会影响状态标志位。其中
  • INC和DEC指令的执行不会影响CF
• 该类指令中，全部双操作数指令对操作数的要求与MOV指令完全相同；所有单操做数指令都要求操作数：
  • 不能是立即数
  • 如果是存储器操作数，需要声明操作数的字长（用PTR运算符）
• 乘法运算中：乘积是乘数的双倍字长
• 除法指令要求被除数是除数的双倍字长

三、逻辑运算指令和移位操作指令

逻辑运算指令

• 逻辑运算

  • 基本逻辑运算：
    • 与、或、非
    • 异或
  • 逻辑运算指令→实现逻辑操作的指令
    • 与、或、非、异或

• 逻辑运算指令

  • 对操作数的要求：
    • 大多与MOV指令相同
    • “非”运算指令要求操作数不能是立即数
  • 对标志位的影响
    • 除“非”运算指令，其余指令的执行都会影响除AF外的5个状态标志
    • 无论执行结果如何，都会使标志位OF=CF=0
    • “非”运算指令的执行不影响标志位

1、“与”运算指令

• 格式：AND OPRD1，OPRD2

• 操作：两操作数相“与”，结果送目标地址

• “与“运算指令的应用：

  • 实现两操作数按位相与的运算
    • AND BL，[SI]
  • 使目标操作数的某些位不变，某些位清零
    • AND AL，0FH
  • 在操作数不变的情况下使CF和OF清零
    • AND AX，AX

• ”与“指令应用例

  • 从地址为3F8H端口中读入一个字节数，如果该数bit1位为1，则可从38FH端口将DATA为首地址的1个字输出，否则就不能进行数据传送。
  • 要求：
    • 编写相应的程序段

见图51

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	 MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
     AND AL,02H
     JZ WATT       ;ZF=1转移
     MOV DX,38FH
     MOV AX,DATA
     OUT DX,AX

2、”或“运算指令

• 格式：OR OPRD1，OPRD2

• 操作：两操作数相”或“，结果送目标地址

• ”或“指令的应用

  • 实现两操作数相”或“的运算
    • OR AX，[DI]
  • 使某些位不变，某些位置”1“
    • OR CL，0FH
  • 在不改变操作数的情况下使OF=CF=0
    • OR AX，AX

• ”或“指令例

  • 将一个二进制9变为字符‘9’

1
2

MOV AL,9
OR AL,30H

3、”非“运算指令

• 格式：NOT OPRD
• 操作：操作数按位取反再送回原地址
• 注：指令的执行对标志位无影响
• 例：NOT BYTE PTR[BX]

4、”异或“运算指令

• 格式：XOR OPRD1，OPRD2
• 操作：两操作数相”异或“，结果送目标地址
• 例：
  • XOR BL，80H
  • XOR AX，AX

5、”测试“指令

• 格式：TEST OPRD1，OPRD2

• 操作：执行”与“运算，但运算的结果不送回目标地址

• 应用：常用于测试某些位的状态

• 例：

  • 从地址为3F8H的端口中读入一个字节数，当该数的bit1，bit3，bit5位同时为1时，可从38FH端口将DATA为首地址的一个字输出，否则就不能进行数据传送
  • 编写相应的程序段

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方法1：
LEA SI,DATE
MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
TEST AL,02H
JZ WATT        ;ZF=1转移
TEST AL,08H
JZ WATT
TEST AL,20H
JZ WATT
MOV DX,38FH
MOV AX,[SI]
OUT DX,AX

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方法2：
LEA SI,DATE
MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
AND AL,2AH
CMP AL,2AH
JNZ WATT
MOV DX,38FH
MOV AX,[SI]
OUT DX,AX

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方法3：
LEA SI,DATE
MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
AND AL,2AH
XOR AL,2AH
JNZ WATT
MOV DX,38FH
MOV AX,[SI]
OUT DX,AX

移位操作指令

• 控制二进制位向左或向右移动的指令

  • 非循环移位指令
  • 循环移位指令

• 移位操作指令说明

  • 指令格式在形式上为双操作数，本质上为单操作数
  • 指令的目标操作数为被移动对象，源操作数为移动次数
    • 当目标为存储器操作数时，需要说明其字长
  • 移动1位时由指令直接给出；移动两位及以上时，移位次数必须由CL指定
  • 指令源操作数只能是1或CL

1、非循环移位指令

• 逻辑左移

  • 指令（无符号数）：

    SHL OPRD，1

    SHL OPRD，CL

• 算数左移

  • 指令（有符号数）：

    SAL OPRD，1

    SAL OPRD，CL

• 逻辑右移

  • 指令（无符号数的右移）：

    SHR OPRD，1

    SHR OPRD，CL

  • 例：

    MOV AL，68H

    MOV CL，2

    SHR AL，CL

    见图52

• 算数右移

  • 指令（有符号数的右移）：

    SAR OPRD，1

    SAR OPRD，CL

  • 右移八位后会都变成符号位

• 应用

  • 左移可实现乘法运算
  • 右移可实现除法运算

2、循环移位指令

• 不带进位位的循环移位

  • 左移ROL
  • 右移ROR

• 带进位位的循环移位

  • 左移RCL
  • 右移RCR

• 应用

  • 用于对某些位状态的测试
  • 高位部分和低位部分的交换
  • 与非循环移位指令一起组成32位或更长字长数的移位

例题：

• 在内存数据段M1为首地址的4个单元中存放了4个压缩BCD码

• 要求：将这4个压缩BCD码分别转换为ASCII码，并将转换结果存放在同一逻辑段、M2为首的单元中。

• 题目分析：

  • 压缩BCD码是用4位二进制码表示1位十进制数（1字节表示2位压缩BCD）
  • 转换ASCII码时需要分别转换高4位（十位数）和低4位（个位数）
  • 0~9的ASCII码的高4位均为0011（03H）
  • 转换低4位时应先使高4位清零，转换高4位时须先将高4位移动到低4位的位置。

• 程序例：

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     LEA SI,M1
     LEA DI,M2
     MOV CH,4
Next:MOV AL,[SI]
     MOV BL,AL
     AND AL,0FH
     OR AL,30H
     MOV [DI],AL
     INC DI
     MOV AL,BL
     MOV CL,4
     SHR AL,CL
     OR AL,30H
     MOV [DI],AL
     INC DI
     INC SI
     DEX CH
     JNZ Next
     HLT

四、串操作指令

• 串操作指令说明

  • 针对数据块或字符串的操作
  • 可实现存储器到存储器的数据传送
  • 待操作的数据串称为源串，目标地址称为目标串
  • 串操作指令的操作对象是多个字节数（一串字符或数据），因此，指令的执行需要确定：
    • 串所造的区域
    • 串的首地址（原串、目标串起始地址）
    • 串长度（大小）
    • 串的操作方向

• 串操作指令的要求

  • 串所在区域及首地址：
    • 源串一般存放在数据段，偏移地址由SI（源串）指定。允许段重设。
    • 目标串必须在符加段，偏移地址由DI（目标串）指定。
  • 串长度：
    • 串长度值由CX指定
  • 串的操作方向：
    • 由DF标志位决定。指令根据DF状态自动修改地址指针
      • DF=0→增地址方向
      • DF=1→减地址方向
  • 通过增加重复前缀，可以实现对CX值的自动修改

• 重复前缀

  • 无条件重复

    • REP
      • 当CX≠0时，REP后的指令将继续重复执行
      • 常用于传送类指令前→未传完则继续传送

  • 条件重复

    • 相等（为零）重复：REPE（REPZ）
      • CX≠0 ∩ ZF=1，则前缀后的指令将继续重复执行
    • 不相等（不为零）重复：REPE（REPZ）
      • CX≠0 ∩ ZF=0，则前缀后的指令将继续重复执行

    条件重复前缀常用于运算类指令前，当：

    • 操作位结束 AND 结果=0 或者
    • 操作位结束 AND 结果≠0

    使其后的指令继续重复执行

• 串操作指令流程

  见图53

  • 若按增地址方向操作，串操作结束时：
    • 串传送指令：指针将指向串尾+1
    • 串比较类指令：指针将指向结束位+1
  • 若按减地址方向操作，串操作结束时：
    • 串传送指令：指针将指向串尾-1
    • 串比较类指令：指针将指向结束位-1

串操作指令

• 串传送MOVS
• 串比较CMPS
• 串扫描SCAS
• 串装入LODS
• 串送存STOS

1.串传送指令

• 功能：

  • 将源数据串传送到目标地址

• 格式：

  ① MOVS OPRD1，OPRD2 (此格式仅用于源操作数需段重设的情况下)

  ② MOVSB (用来字节传送)

  ③ MOVSW (用来字传送)

• 串传送指令常与无条件重复前缀连用

• 串传送指令例：

  • 分别用MOV指令和MOVS指令编写将200个字节数据从内存数据段MEM1为首地址的区域送到同一逻辑段MEM2为首地址的区域中的程序。

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  LEA SI,MEM1 LEA DI,MEM2 MOV CX,200 NEXT:MOV AL,[SI] MOV [DI],AL INC SI INC DI DEX CX JNZ NEXT HLT

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  LEA SI,MEM1 LEA DI,MEM2 MOV CX,200 CLD REP MOVSB HLT

2.串比较指令

• 功能：

  • 用于实现两个数据传的比较

• 操作：

  • 目标串-源串，结果不屑回目标地址
  • 常与条件重复前缀连用

• 格式：

  ① CMPS OPRD1，OPRD2

  ② CMPSB

  ③ CMPSW

• 前缀的操作对标志位不影响

• 传比较指令例：

  • 测试上例串传送中200个字节数据是否传送正确

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    LEA SI,MEM1 LEA DI,MEM2 MOV CX,200 CLD REPE CMPSB ;结束串比较指令的条件1.CX=0；2.CX不等于0，但ZF=0 JZ STOP ;两数据串相同 DEC SI ;指向存放不相等数据的地址 MOV AL,[SI] ;获取不相等数据及 MOV BX,SI ;存放该数据的地址 SYOP:HLT

3.串扫描指令

• 常用于在指定存储区域中寻找某个关键字

• 格式：

  • SCAS OPRD （OPRD为目标操作数）
  • SCASB
  • SCASW

• 执行与CMPS指令相似的操作，区别是：

• 这里的源操作数是AX或AL

• 传扫描指令应用例：

  • 在ES段中从2000H单元开始存放了10个字符，寻找其中有无字符“A”。若有则记下搜索次数，将搜索次数写入到DATA1单元，并将存放“A”的地址写入DATA2单元。

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  MOV DI,2000H MOV BX,DI MOV CX,0AH MOV AL,'A' CLD REPNZ SCASB JZ FOUND MOV DI,0 JMP DONE FOUND:DEC DI MOV MATA2,DI INC DI SUB DI,BX DONE:MOV DATA1,DI HLT

4.串装入指令

• 格式：

  • LODS OPRD (OPRD为源操作数)
  • LODSB
  • LODSW

• 操作：

  • 对字节：AL←[DS:SI]
  • 对字：AX←[DS:SI]

• 用于将内存某个区域的数据串依次装入累加器，以便显示或输出到接口。

• LODS指令一般不加重复前缀

5.串存储指令

• 格式：
  • STOS OPRD (OPRD为目标操作数)
  • STOSB
  • STOSW
• 操作：
  • 对字节：AL→[ES:DI]
  • 对字：AX→[ES:DI]
• 串存储指令的应用
  • 常用于内存某个区域置同样的值
  • 此时：
    • 将带送存的数据放入AL(字节数)或AX(字数据)
    • 确定操作方向(增地址/减地址)和区域大小(串长度值)
    • 使用串存储指令+无条件重复前缀，实现数据传送

串操作指令应用注意事项

• 需要定义附加段
  • 目标操作数必须在附加段
• 需要设置数据的操作方向
  • 确定DF的状态
• 源串和目标串指针分别为SI和DI
• 串长度值必须由CX给出
• 注意重复前缀的使用方法
  • 传送类指令前加无条件重复前缀
  • 串比较类指令前加条件重复前缀，但前缀不影响ZF状态

五、程序控制指令

• 程序控制类指令的本质是：

  • 控制程序的执行方向

• 决定程序执行方向的因素：

  • CS，IP
  • 同时修改CS和IP，回使程序走向另一个代码段执行

• 程序控制类指令以“隐含”的方式修改CS和IP，以现实控制程序走向的目的（Intel指令集不允许由指令直接修改CS和IP）

• 通过修改IP或CS和IP，实现程序的三种基本控制结构

  • 顺序，选择（分支），循环

• 重点为如何实现对CS和IP的修改

程序控制类指令

• 转移指令
• 循环指令
• 过程指令
• 中断指令

1.转移指令

• 通过修改指令的偏移地址或段地址及偏移地址实现程序的转移

• 无条件转移指令→无条件转移到目标地址

  条件转移指令→当具备一定条件时（通常值状态标志位）转移到目标地址

(1)无条件转移指令

• 格式：JMP OPRD

• 可以实现在当前代码段内或段间转移

• OPRD→目标地址→与JMP在同一代码段

  OPRD→目标地址→与JMP不在同一代码段

①无条件段内转移

• 转移的目标地址在当前代码段内，段地址不改变。

• 即：目标地址是16位偏移地址

• 目标地址→指令中直接给出目标地址→段内直接转移

  目标地址→由指令中的寄存器或存储器操作数指出目标地址→段内间接转移

段内直接转移

• 转移的目标地址由指令直接给出
• 格式：JMP Label （Label为近地址标号）
• 下一条要执行指令的偏移地址=当前IP+位移量

段内间接转移

• 转移的目标地址存放在某个16位寄存器或存储器的某两个单元中

• 例：

  • MOV BX，1200H
  • JMP BX

  执行完上述指令后：

  • IP=1200H

• 例2：

见图54

②无条件段间转移

• 转移的目标地址不在当前代码段内

• 目标地址为32位，包括段地址和偏移地址

• 目标地址→指令中直接给出目标地址→段间直接转移

  目标地址→由指令中的32位存储器操作数指出目标地址→段间间接转移

段间直接转移

• 转移的目标地址由指令直接给出
• 格式：JMP FAR Label （FAR Label为远地址标号）

段间间接转移

• 段间间接寻址

  • 转移的目标地址由指令中的32操作数给出
  • 32位目标地址须存放于内存中

• 例：

  • JMP DWORD PTR[BX]

  见图55

无条件转移指令例：

见图56

见图57

见图58

(2)条件转移指令

• 在满足一定条件下，程序转移到目标地址继续执行

• 条件转移指令均为段内短转移，即转移范围为：-128—+127

• 基于1个标志位状态实现转移的指令：

  • JC/JNC
    • 判断CF的状态。常用于两个无符号数大小比较
  • JZ/JNZ
    • 判断ZF的状态。常用于循环体的结束判断
  • JO/JNO
    • 判断OF的状态。常用于有符号数溢出的判断
  • JP/JPE、JNP/JPO
    • 判断PF的状态。用于判断运算结果低8位中的个数是否为偶数
  • JS/JNS
    • 判断SF的状态。常用于判断数的性质

• 基于2个或3个标志位状态实现转移的指令：

  • JA/JAE/JB/JBE
    • 判断CF或CF+ZF的状态。常用于无符号数大小的比较
  • JG/JGE/JL.JLE
    • 判断SF+OF或SF+OF+ZF的状态。常用于有符号数大小的比较

• 基于CX内容转移的指令

  • JCXZ
    • 可根据指令执行后CX的结果实现转移

转移指令例：

• 统计内存数据段中以TABLE为首地址的100个8位带符号数中正数、负数和零元数的个数

• 基本思路：

  • 可先将存放统计值的单元（或寄存器）清零
  • 读取一个数，通过标志位的状态判断数的性质
    • 最高位为1，则为负数
    • 最高位为0，则为正数或零

• 流程图

见图59

• 程序代码

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START:XOR AL,AL
      MOV PLUS,AL
      MOV MINUS,AL
      MOV ZERO,AL
      LEA SI,TABLE
      MOV CX,100
      CLD
CHECK:LODSB
      OR AL,AL
      JS X1
      JZ X2
      INC PLUS
      JMP NEXT
X1:   INC MINUS
      JMP NEXT
X2:   INC ZERO
NEXT: DEC CX
      JNZ CHECK
      HLT

2.循环指令

• 循环范围：

  • 以当前IP为中心的-128~+127范围内循环

• 循环次数由CX寄存器指定

• 循环指令：

  LOOP→无条件循环指令

  LOOPZ→条件循环指令

  LOOPNZ→条件循环指令

(1)无条件循环指令

• 格式：LOOP LABEL

• 循环条件：CX≠0

• 操作：

  • 完全相当于：

    • DEC CX

      JNZ 符号地址

(2)条件循环指令

• 功能：先使CX-1，再根据CX中的值及ZF值来决定是否继续循环

• 格式：

  • LOOPZ Label →继续循环的条件：CX≠0，且ZF=1
  • LOOPNZ Label→继续循环的条件：CX≠0，且ZF=0

• 例：

  • 在以DATA为首地址的内存数据段中，存放有200个16位有符号数，试找出其中最大和最小的符号数，并分别放在MAX和MIN为首的内存单元中。

  • 题目分析：

    • 先取数据块中第1个数，将其同时暂存于MAX和MIN中
    • 循环读取其它数并分别与MAX和MIN中的数进行比较
      • 若大于则取代元MAX中的数；若小于MIN内容，则将新数放于MIN中。直到结束
    • 注：有符号数比较应采用JG和JL等用于符号数的条件转移指令

  • 程序代码

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    START:LEA SI,DATA MOV CX,200 CLD LODSW MOV MAX,AX MOV MIN,AX DECC CX NEXT: LODSW CMP AX,MAX JG LARGE CMP AX,MIN JL SMALL JMP GOON LARGE:MOV MAX,AX JMP GOON SMALL:MOV MIN,AX GOON: LOOP NEXT HLT

3.过程指令

• 过程调用指令

  • 用于调用一个子过程

• 与转移指令的比较

  • 子过程执行结束后要返回原调用处
    • 必须保护返回地址

• 调用指令的执行过程

  ①保护断点

  • 将调用指令的下一条指令的地址（断点）压入堆栈

  ②获取子过程的入口地址

  • 子过程第1条指令的地址

  ③执行子过程

  • 功能实现，参数的保存及恢复

  ④恢复断点，返回原程序

  • 将断点偏移地址由堆栈弹出

  断点保护和恢复由系统自动完成，但会影响堆栈的栈顶指针

过程调用指令

• 段内调用
  • 段内直接调用
    • 直接调用：指令中直接给出走过场的入口地址
  • 段内间接调用
    • 间接调用：由内存获得子过程的入口地址
• 段间调用
  • 段间直接掉用
    • 直接调用：指令中直接给出走过场的入口地址
  • 段间间接调用
    • 间接调用：由内存获得子过程的入口地址

(1)段内调用

• 被调用程序与调用程序在同一代码段

  • 调用前只需保护断点的偏移地址

• 例：

  见图60

(2)段间调用

• 子过程与圆调用程序不在同一代码段→调用前需保护断点的段基地址和偏移地址

• 先将断点的CS压栈，再压入IP。

• 例：

  见图61

返回指令

• 功能：从堆栈中弹出断点地址，返回源程序
• 格式：RET
• 子程序的最后一条指令必须是RET

4.中断指令

• 中断的概念
  • 某种异常或随机事件（中断源）使处理器暂时停止正在运行的程序，转去执行一段特殊处理程序，并在处理结束后返回原程序被中断处继续执行的过程。
• 中断指令：
  • 引起CPU产生异常中断的指令
• 中断与过程调用：
  • 相似点：
    • 从一个正在执行的过程转向另一个过程（处理程序），并在执行完后返回原程序继续执行
  • 区别：
    • 中断是随机事件或异常事件引起，调用是事先已在程序中安排好
    • 调用指令在指令中直接给出子程序入口地址，中断指令只给出中断向量码，入口地址则在向量码指向的内存单元中。
    • 调用可以是近过程调用或远过程调用，中断处理程序均为远过程
    • 响应中断请求不仅要保护断点地址，还要保护FLAGS内容

(1)中断指令

• 格式：INT n （n为中断类型码，n=0~255）

• 说明：

  • n*4

    存放中断服务子程序入口地址的单元的偏移地址

    该单元在数据段，段地址=DS

• 中断指令的执行过程（硬件系统完成）

  ①将FLAGS压入堆栈

  ②将INT指令的下一条指令的CS、IP压栈

  ③由n×4得到存放中断向量的地址

  ④将中断向量（中断服务程序入口地址）送CS和IP寄存器

  ⑤转入中断服务程序

• 中断指令的执行过程

见图62

• 中断指令例：

见图63

见图64

(2)中断返回指令

• 格式：IRET
• 中断服务程序的最后一条指令，负责：
  • 恢复断点
  • 恢复标志寄存器内容

六、处理器控制指令

• 这类指令用来对CPU进行控制，如修改标志寄存器，使CPU暂停，使CPU与外部设备同步等

• 对标志位的操作

  与外部设备的同步

• 处理器控制指令的控制对象是CPU

• 操作指令均为零操作数格式指令

标志位操作指令

• 置标志位状态
  • CLC CF←0 ;清进位标志位
  • STC CF←1 ;进位标志位置位
  • CMC CF← 非CF ;进位标志位取反
  • CLD DF←0 ;清方向标志位，串操作从低地址到高地址
  • STD DF←1 ;方向标志位置位，串操作从高地址到低地址
  • CLI IF←0 ;清中断标志位，即关中断
  • STI IF←1 ;中断标志位置位，即开中断

指令系统小结

• 基本概念

  • 指令的操作数

• 8种寻址方式

• 指令系统

  • 数据传送类，算术运算类、逻辑运算和位移、串操作、程序控制、处理器控制

• 希望理解

  • 指令的格式
  • 不同类型指令对操作数的要求
  • 不同类型指令的执行对标志位产生的影响
  • 指令的执行原理
    • 串操作指令，程序控制指令

• 关注点：

  • 指令格式
    • 单操做数指令，位移指令，串操作指令
  • 操作数字长的一致性
  • 一般情况下，条件转移指令应跟在对相应标志位影响的指令后
  • ‘输入输出指令格式
  • 程序控制类指令对堆栈区的影响
  • 处理器控制指令的使用