cpu与汇编第二章寻址方式

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1、第 二 章 Intel 8086/8088 CPU的 寻 址 方 式 和 指 令 系 统 2.1 计 算 机 组 织 结 构运 算 器控 制 器存 储 器输 入 设 备 输 出 设 备 计 算 机 系 统硬 件 ：中 央 处 理 机 CPU 总 线 控 制 逻 辑 接 口接 口存 储 器 大 容 量存 储 器I/O设 备I/O子 系 统系统总线 . .软 件 ： 系 统 软 件 用 户 软 件 MainmemoryI/O bridgeBus interface ALURegister fileCPU System bus Memory busDisk controllerGraphicsada

2、pterUSBcontrollerMouse Keyboard Display DiskI/O bus Expansion slots forother devices suchas network adaptersPC hardware MainmemoryI/O bridgeBus interface ALURegister fileCPU System bus Memory busDisk controllerGraphicsadapterUSBcontrollerMouse Keyboard Display DiskI/O bus Expansion slots forother de

3、vices suchas network adaptershello executable stored on diskPChello codehello.c 汇 编语 言 MainmemoryI/O bridgeBus interface ALURegister fileCPU System bus Memory busDisk controllerGraphicsadapterUSBcontrollerMouse Keyboard Display DiskI/O bus Expansion slots forother devices suchas network adaptershell

4、o executable stored on diskPChello codehello,worldnhello,worldn 微 型 计 算 机 的 工 作 过 程 微 型 计 算 机 的 工 作 过 程 就 是 执 行 程 序 的 过 程 ， 而 程 序 由 指 令 序 列 组 成 ，因 此 ， 执 行 程 序 的 过 程 ， 就 是 执 行 指 令 序 列 的 过 程 ， 即 逐 条 地 从 存 储 器 中取 出 指 令 并 完 成 指 令 所 指 定 的 操 作 。 由 于 执 行 每 一 条 指 令 ， 都 包 括 取 指 、 译 码 和 执 行 三 个 基 本 步 骤 ， 所 以

5、，微 型 计 算 机 的 工 作 过 程 ， 也 就 是 不 断 地 取 指 令 、 译 码 和 执 行 的 过 程 ， 直 到遇 到 停 机 指 令 时 才 结 束 机 器 的 运 行 。 取 指 令 ，PC值 加1 停 机? 译 码 并 执 行 结 束 Y N 优 点 ： 处 理 器 简 单 通 用 ， 把 复 杂问 题 转 移 到 存 放 解 释 程 序 存 储 器中 ， 即 把 复 杂 的 硬 件 设 计 转 化 为复 杂 的 软 件 设 计 。 8086微 处 理 器 8086/8088 CPU内 部 的 寄 存 器 组寄 存 器 是 CPU内 部 存 放 操 作 数 的 地 方 ，

6、 它 的 操 作 速 度 比 内 存 操 作 数 速 度 快 。8086共 有 14个 寄 存 器 ， 它 们 都 是 16位 的 ， 可 以 存 放 16位 二 进 制 数 。通 用 寄 存 器 ：4个 数 据 寄 存 器 ： AX、 BX、 CX和 DX 每 个 寄 存 器 又 可 分 为 2个 8位 寄 存 器 :AH、 AL、 BH、 BL、 CH、 CL、 DH、 DL2个 变 址 寄 存 器 ： DI和 SI2个 指 针 寄 存 器 ： SP和 BP段 寄 存 器4个 段 寄 存 器 ： ES、 CS、 SS和 DS控 制 寄 存 器 1个 标 志 寄 存 器 ： FLAG( CF

7、、 AF、 PF、 ZF、 OF、 SF、 IF、 DF、 TF)1个 指 令 指 针 寄 存 器 ： IP 通 用 寄 存 器 的 作 用 （ 1） 数 据 寄 存 器 数 据 寄 存 器 主 要 用 来 保 存 操 作 数 和 运 算 结 果 等 信 息 ， 从 而 节 省 读 取 操作 数 所 需 占 用 总 线 和 访 问 存 储 器 的 时 间 。 4个 16位 寄 存 器 ： AX： Accumulator， 累 加 器 BX： Base Register， 基 址 寄 存 器 CX： Count Register， 计 数 寄 存 器 DX： Data Register， 数 据

8、 寄 存 器 上 述 4个 寄 存 器 可 分 为 8个 8位 寄 存 器 ， 分 别 为 AH和 AL、 BH和 BL、 CH和 CL、 DH和 DL。 每 个 寄 存 器 都 有 自 己 的 名 称 ， 可 独 立 存 取 。 程 序 员 可 利 用 数 据 寄 存 器“ 能 分 可 合 ” 的 特 性 ， 灵 活 地 处 理 双 字 、 字 和 字 节 等 信 息 。 在 32位 处 理 器 中 ， 有 4个 32位 寄 存 器 ： EAX、 EBX、 ECX和 EDX。 通 用 寄 存 器 AX（ accumulator） ： 作 为 累 加 器 ， 是 算 术 运 算 的 主 要寄

9、存 器 。 所 有 I/O指 令 都 使 用 它 和 外 部 设 备 传 送 信 息 。 BX（ base） ： 除 了 作 为 一 般 的 数 据 寄 存 器 使 用 外 ， 经常 用 做 基 址 寄 存 器 。 CX（ count） ： 除 了 作 为 一 般 的 数 据 寄 存 器 使 用 外 ， 常用 来 保 存 计 数 值 ， 如 在 移 位 指 令 、 循 环 指 令 和 串 处 理 指令 中 用 作 隐 含 的 计 数 器 。 DX（ data） ： 除 了 作 为 一 般 的 数 据 寄 存 器 使 用 外 ， 可以 在 处 理 双 字 长 运 算 时 把 DX和 AX组 合

10、使 用 ， DX存 放 高位 字 。 通 用 寄 存 器 SP（ stack pointer） ： 除 了 作 为 一 般 的 数 据 寄 存 器使 用 外 ， 用 来 指 示 栈 顶 的 偏 移 地 址 ； BP（ base pointer） ： 除 了 作 为 一 般 的 数 据 寄 存 器使 用 外 ， 可 以 和 堆 栈 段 寄 存 器 SS联 合 使 用 来 指 示 堆栈 段 中 的 存 储 单 元 地 址 ； SI(source index)和 DI(destination index)： 除 了 作 为一 般 的 数 据 寄 存 器 使 用 外 ， 可 以 和 数 据 段 寄 存

11、 器 DS联 合 使 用 来 确 定 数 据 段 中 存 储 单 元 的 地 址 注 意 ： 这 四 个 寄 存 器 只 能 以 16位 为 单 位 一 起 使 用 标 志 寄 存 器 （ 程 序 状 态 字 寄 存 器 PSW） 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0状 态 标 志 ： 控 制 标 志：OF 溢 出 标 志 DF 方 向 标 志 SF 符 号 标 志 IF 中 断 标 志ZF 零 标 志 TF 陷 阱 标 志CF 进 位 标 志 AF 辅 助 进 位 标 志PF 奇 偶 标 志OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 例 ： M

12、OV AX, 1 MOV BX, 2 ADD AX, BX 指 令 执 行 后 ， (AX)=3, OF=0, CF=0, ZF=0, SF=0例 ： MOV AX, FFFFH MOV BX, 1 ADD AX, BX 指 令 执 行 后 ， (AX)=0, OF=0, CF=1, ZF=1, SF=0 Debug下 的 内 存 和 寄 存 器 (1) PSPDSESSSCSEXE 程 序 的 内 存 映 象 图装入模块文件头 Debug下 的 内 存 和 寄 存 器 (2) 一 个 16位 寄 存 器 可 以 存 储 一 个 16位 的 数据 。 （ 数 据 的 存 放 情 况 ） 一 个

13、 16位 寄 存 器 所 能 存 储 的 数 据 的 最 大值 为 多 少 ？ 答 案 ： 216-1。通 用 寄 存 器 16位 数 据 在 寄 存 器 中 的 存 放 情 况 数 据 ： 18 二 进 制 表 示 ： 10010 在 寄 存 器 AX中 的 存 储 ： 16位 数 据 在 寄 存 器 中 的 存 放 情 况 数 据 ： 20000 二 进 制 表 示 ： 0100111000100000 在 寄 存 器 AX中 的 存 储 ： 通 用 寄 存 器 以 AX为 例 ， 8086CPU的 16位 寄 存 器 分为 两 个 8位 寄 存 器 的 情 况 ： 通 用 寄 存 器 通

14、 用 寄 存 器 的 作 用 （ 2） 变 址 寄 存 器 (Index Register) SI： Source Index Register， 源 变 址 寄 存 器 DI： Destination Index Register， 目 标 变 址 寄 存 器 它 们 可 作 一 般 的 存 储 器 指 针 使 用 。 在 字 符 串 操 作 指 令 的 执 行 过 程 中 ，对 它 们 有 特 定 的 要 求 ， 且 具 有 特 殊 的 功 能 。（ 3） 指 针 寄 存 器 (Pointer Register) 它 们 主 要 用 于 访 问 堆 栈 内 的 存 储 单 元 ， 并 且

15、规 定 ： BP： 基 指 针 (Base Pointer)寄 存 器 ， 用 它 可 直 接 存 取 堆 栈 中 的 数 据 SP： 堆 栈 指 针 (Stack Pointer)寄 存 器 ， 用 它 只 可 访 问 栈 顶 通 用 寄 存 器 的 作 用寄 存 器用 途AX 乘 法 指 令 作 累 加 器 ， I/O指 令 作 数 据 寄 存 器由 累 加 器 做 立 即 数 运 算 ， 比 其 他 指 令 少 占 字 节AL BCD码 ， ASCII码 运 算 的 累 加 器 ， 查 表 指 令 XLAT的 累 加 器 字 节乘 法 ， 字 节 除 法 ， 字 节 I/O， 十 进 制

16、 算 术 运 算AH 作 为 取 指 令 标 志 LAHF的 目 的 寄 存 器 ， 字 节 乘 法 ， 字 节 除 法BX 间 接 寻 址 作 基 址 寄 存 器 ， XLAT指 令 中 作 基 址 寄 存 器CX 串 操 作 或 循 环 控 制 中 的 计 数 器 ， 指 令 执 行 后 内 容 会 自 动 变 化CL 移 位 ， 循 环 计 数 ， 指 令 执 行 后 内 容 不 变 DX 字 乘 法 ， 字 除 法 ， I/O指 令 中 作 端 口 间 接 寻 址SI 存 储 器 指 针 (串 操 作 中 的 源 指 针 )DI 存 储 器 指 针 (串 操 作 中 的 目 的 指 针

17、 )BP 存 储 器 指 针 (存 取 堆 栈 的 指 针 )SP 堆 栈 指 针通 用 寄 存 器 的 隐 含 使 用 及 特 殊 用 途 几 条 汇 编 指 令汇 编 指 令 不 区 分 大 小 写 几 条 汇 编 指 令 CPU执 行 下 表 中 的 程 序 段 的 每 条 指 令 后 ，对 寄 存 器 中 的 数 据 进 行 的 改 变 。 几 条 汇 编 指 令 寄 存 器 与 存 储 器 的 比 较 ： 寄 存 器 存 储 器 在 CPU内 部 在 CPU外 部访 问 速 度 快 访 问 速 度 慢容 量 小 ， 成 本 高 容 量 大 ， 成 本 低用 名 字 表 示 用 地 址

18、 表 示 RegistersOn-chip L1cache (SRAM)Main memory(DRAM)Local secondary storage(local disks)Larger, slower, and cheaper (per byte)storagedevices Remote secondary storage(distributed file systems, Web servers) Local disks hold files retrieved from disks on remote network servers.Main memory holds disk b

19、locks retrieved from local disks.Off-chip L2cache (SRAM) L1 cache holds cache lines retrieved from the L2 cache. CPU registers hold words retrieved from cache memory.L2 cache holds cache lines retrieved from memory.L0:L1:L2:L3:L4: L5: Smaller,faster,and costlier(per byte)storage devices 8086在 取 指 令

20、和 寻 找 内 存 操 作 数 的 地 址 时 ， 采 用 了 分 段 寻 找 的 方 式 ， 在 同一 时 刻 可 将 内 存 分 成 4个 段 ： 代 码 段 、 数 据 段 、 堆 栈 段 和 特 别 数 据 段 ， 段 与段 之 间 允 许 有 重 叠 。4个 段 寄 存 器 是 ： CS (Code Segment Register， 代 码 分 段 寄 存 器 ) DS (Data Segment Register， 数 据 分 段 寄 存 器 ) SS (Stack Segment Register， 堆 栈 分 段 寄 存 器 ) ES (Extra Segment Regis

21、ter， 特 别 分 段 寄 存 器 )。 这 4个 寄 存 器 都 只 能 够 作 为 16位 寄 存 器 使 用 。 8086内 部 有 20根 地 址 线 ， 它 可 以 直 接 访 问 的 物 理 空 间 为 1M字 节 ， 其 编 码 区 间 为 ：00000H 0FFFFFH。 而 CPU内 部 存 放 存 储 单 元 偏 移 量 的 寄 存 器 (如 IP、 SP、 BP、 SI、DI和 BX等 )都 是 16位 ， 它 们 的 编 码 范 围 仅 为 ： 00000H 0FFFFH。 如 何 用 16位 寄 存 器 有 效 地 访 问 1MB的 存 储 空 间 ， 8086采

22、用 了 内 存 分 段 的 管 理 模 式 ，并 引 入 存 储 器 分 段 的 概 念 。 段 寄 存 器 的 作 用 8086内 存 分 段 管 理 模 式（ 1） 存 储 器 的 分 段 计 算 机 的 内 存 单 元 是 以 “ 字 节 ” 为 最 小 单 位 进 行 线 性 编 址 的 。 为 了 标 识 每 个 存 储单 元 ， 就 给 每 个 存 储 单 元 规 定 一 个 编 号 ， 此 编 号 就 是 该 存 储 单 元 的 物 理 地 址 。 16位 微 机 把 内 存 空 间 划 分 成 若 干 个 逻 辑 段 ， 每 个 逻 辑 段 的 要 求 如 下 ： 逻 辑 段

23、的 起 始 地 址 (通 常 简 称 为 ： 段 地 址 )必 须 是 16的 倍 数 ， 即 最 低 4位 二 进制 必 须 全 为 0； 逻 辑 段 的 最 大 容 量 为 64K， 这 由 16位 寄 存 器 的 寻 址 空 间 所 决 定 。 按 上 述 规 定 ， 1M内 存 最 多 可 分 成 64K个 段 ， 即 65536个 段 (段 之 间 相 互 重 叠 )， 至少 可 分 成 16个 相 互 不 重 叠 的 段 。（ 2） 物 理 地 址 的 形 成 方 式 存 储 单 元 的 逻 辑 地 址 分 为 两 部 分 ： 段 地 址 和 偏 移 量 。 由 逻 辑 地 址 得

24、 到 其 物 理 地 址(PAPhysical Address)的 计 算 方 法 如 下 ：物 理 地 址 PA 段 地 址 16 + 偏 移 量 逻 辑 地址 到 物理 地 址的 生 成 加 法 器 逻 辑 地 址 1915 00 偏 移 地 址 段 地 址 0 0 0 0 20 - bit 物 理 存 储 器 地 址 15 0 物 理 地 址 ： 每 个 存 储 单 元 唯 一 的 20 位 地 址 段 地 址 ： 段 起 始 地 址 的 高 16 位 偏 移 地 址 ： 段 内 相 对 于 段 起 始 地 址 的 偏 移 值 （ 16 位 ） （ 有 效 地 址 EA） 8086内 存

25、 分 段 管 理 模 式（ 3） 段 寄 存 器 的 引 用 段 寄 存 器 是 因 为 对 内 存 的 分 段 管 理 而 设 置 的 。 一 般 情 况 下 ， 段 寄 存 器 及 其 指 针 寄存 器 的 引 用 关 系 方 面 有 如 下 规 定 ：取 指 令 所 用 的 段 寄 存 器 和 偏 移 量 一 定 是 用 CS和 IP；堆 栈 操 作 所 用 的 段 寄 存 器 和 偏 移 量 一 定 是 SS和 SP；串 操 作 的 目 标 操 作 数 所 用 的 段 寄 存 器 和 偏 移 量 一 定 是 ES和 DI；其 它 情 况 ， 段 寄 存 器 除 其 默 认 段 寄 存

26、器 外 ， 还 可 以 强 行 改 变 为 其 它 段 寄 存 器 。访 问 存 储 器 方 式 缺 省 的 段 寄 存 器 可 选 用 的 段 寄 存 器 偏 移 量取 指 令 CS IP堆 栈 操 作 SS SP 一 般 取 操 作 数 DS CS、 ES、 SS 有 效 地 址串 操 作 源 操 作 数 DS SI目 标 操 作 数 ES DI使 用 指 针 寄 存 器 BP SS CS、 DS、 ES 有 效 地 址 CS和 IP CS和 IP是 8086CPU中 最 关 键 的 寄 存 器 ，它 们 指 示 了 CPU当 前 要 读 取 指 令 的 地 址 。 CS为 代 码 段 寄

27、 存 器 ； IP为 指 令 指 针 寄 存 器 。 8086PC工 作 过 程 的 简 要 描 述 （ 1） 从 CS:IP指 向 内 存 单 元 读 取 指 令 ，读 取 的 指 令 进 入 指 令 缓 冲 器 ； （ 2） IP = IP + 所 读 取 指 令 的 长 度 ，从 而 指 向 下 一 条 指 令 ； （ 3） 执 行 指 令 。 转 到 步 骤 （ 1） ，重 复 这 个 过 程 。 8086PC工 作 过 程 的 简 要 描 述 在 8086CPU 加 电 启 动 或 复 位 后 （ 即 CPU刚 开 始 工 作 时 ） CS和 IP被 设 置 为CS=FFFFH， I

28、P=0000H， 即 在8086PC机 刚 启 动 时 ， CPU从 内 存FFFF0H单 元 中 读 取 指 令 执 行 ，FFFF0H单 元 中 的 指 令 是 8086PC机 开机 后 执 行 的 第 一 条 指 令 。 CS和 IP 内 存 中 指 令 和 数 据 都 是 二 进 制 信 息 ，CPU在 工 作 的 时 候 把 有 的 信 息 看 作 指 令 ，有 的 信 息 看 作 数 据 。 CPU根 据 什 么 将 内 存 中 的 信 息 看 作 指 令 ？ CPU将 CS:IP指 向 的 内 存 单 元 中 的 内 容 看作 指 令 。 CS和 IP 在 任 何 时 候 ， C

29、PU将 CS、 IP中 的 内 容 当作 指 令 的 段 地 址 和 偏 移 地 址 ， 用 它 们 合成 指 令 的 物 理 地 址 ， 到 内 存 中 读 取 指 令码 ， 执 行 。 如 果 说 ， 内 存 中 的 一 段 信 息 曾 被 CPU执行 过 的 话 ， 那 么 ， 它 所 在 的 内 存 单 元 必然 被 CS:IP指 向 过 。 修 改 CS、 IP的 指 令 在 CPU中 ， 程 序 员 能 够 用 指 令 读 写 的 部 件 只有 寄 存 器 ， 程 序 员 可 以 通 过 改 变 寄 存 器 中 的内 容 实 现 对 CPU的 控 制 。 CPU从 何 处 执 行

30、指 令 是 由 CS、 IP中 的 内 容决 定 的 ， 程 序 员 可 以 通 过 改 变 CS、 IP中 的内 容 来 控 制 CPU执 行 目 标 指 令 。 我 们 如 何 改 变 CS、 IP的 值 呢 ？ 修 改 CS、 IP的 指 令 8086CPU必 须 提 供 相 应 的 指 令 mov指 令 不 能 用 于 设 置 CS、 IP的 值 ， 8086CPU没 有 提 供 这 样 的 功 能 。 8086CPU为 CS、 IP提 供 了 另 外 的 指令 来 改 变 它 们 的 值 ： 转 移 指 令 修 改 CS、 IP的 指 令 同 时 修 改 CS、 IP的 内 容 ：j

31、mp 段 地 址 ： 偏 移 地 址jmp 2AE3:3jmp 3:0B16功 能 ： 用 指 令 中 给 出 的 段 地 址 修 改CS， 偏 移 地 址 修 改 IP。 修 改 CS、 IP的 指 令 仅 修 改 IP的 内 容 ：jmp 某 一 合 法 寄 存 器jmp ax （ 类 似 于 mov IP,ax）jmp bx功 能 ： 用 寄 存 器 中 的 值 修 改 IP。 （ 4） 存 储 单 元 的 内 容 存 储 单 元 中 所 存 放 的 二 进 制 信 息 称 为 该 存 储 单 元 的 内 容 或 值 ， 并 且 规 定 ： 一 个 字 节 的 内 容 是 该 字 节 单

32、 元 内 存 放 的 二 进 制 信 息 ； 一 个 字 的 内 容 是 该 字 地 址 所 指 向 的 单 元 及 其 后 继 一 个 单 元 的 内 容 拼 接 而成 ； 一 个 双 字 的 内 容 是 该 字 地 址 所 指 向 的 单 元 及 其 后 三 个 单 元 的 内 容 拼 接 而成 。 在 拼 接 “ 字 内 容 ” 时 ， 我 们 按 “ 高 高 低 低 ” 的 原 则 来 处 理 ， 即 ： 高 存 储 单 元 (地址 大 的 存 储 单 元 )的 值 是 “ 字 内 容 ” 的 高 8位 ， 低 存 储 单 元 (地 址 小 的 存 储 单 元 )的 值是 “ 字 内

33、容 ” 的 低 8位 。 在 拼 接 “ 双 字 内 容 ” 时 也 是 如 此 。 8086内 存 分 段 管 理 模 式 3. 存 储 器 存 储 单 元 的 地 址 和 内 容 ： 存 储 器 以 字 节 （ 8 bit） 为 单 位 存 储 信 息 每 个 字 节 单 元 有 一 个 地 址 ， 从 0 编 号 ， 顺 序 加 1 地 址 用 二 进 制 数 表 示 （ 无 符 号 整 数 ， 写 成 十 六 进 制 ） 一 个 字 要 占 用 相 继 的 两 个 字 节 低 位 字 节 存 入 低 地 址 ， 高 位 字 节 存 入 高 地 址 机 器 以 偶 地 址 访 问 （ 读

34、 / 写 ） 存 储 器 字 单 元 地 址 用 它 的 低 地 址 来 表 示 1 0 0 1 1 1 1 1 1000H ( 1000H ) = 9F H0 0 1 0 0 1 1 0 1001H 0 0 0 1 1 1 1 0 1002H ( 1002H ) = 1E H1 1 0 1 0 1 1 1 1003H ( 1000H ) = 269F H ( 1002H ) = D71E H ( 1001H ) = 1E26 H 访 问 两 次 存 储 器( 1001H ) = 26 H( 1003H ) = D7 H存 储 器 存 储 器 的 分 段 ：20 根 地 址 线 ： 地 址 范

35、 围 00000H FFFFFH机 器 字 长 16位 ： 仅 能 表 示 地 址 范 围 0000H FFFFH小 段 ： 每 16个 字 节 为 一 小 段 ， 共 有 64K个 小 段 小 段 的 首 地 址 00000 H 0000F H 00010 H 0001F H 00020 H 0002F H FFFF0 H FFFFF H 段 起 始 地 址 ： 小 段 首 地 址段 的 大 小 ： 64K 范 围 内 的 任 意 字 节 存 储 器 的 逻 辑 分 段 ： 存 储 器64K代 码 01500H42000H1CD00H0150H4200H1CD0H段 寄 存 器CSDSSSE

36、S 64K堆 栈64K数 据 64K附 加 数 据 B0000HB000H 存 储 器 8K代 码 2K数 据 256堆 栈 02000H04800H04000H0200H0400H0480HCSDSSS 例 ： (DS) = 0400H, EA = 1234H, 物 理 地 址 = 16d (DS) + EA = 05234HCPU可 以 用 不 同 的 段 地 址 和 偏 移 地 址 形 成 同 一 个 物 理 地 址 ：物 理 地 址 段 地 址 偏 移 地 址05234H 0400H 1234H 0523H 0004H 0520H 0034H 8086/8088有 两 个 独 立 的

37、存 储 空 间 和 I/O地 址 空间 ， 地 址 空 间 为 1MB， I/O地 址 空 间 为 64KB。 数 据 按 字 节 、 字 或 双 字 存 放 ， 存 放 方 式 可 按 对正 的 双 字 边 界 或 非 对 正 的 双 字 为 边 界 。 逻 辑 地 址 （ logical address） 物 理 地 址 （ physical address） 。 物 理 地 址 =段 地 址 *16+偏 移 地 址 地 址00001H00008H00007H00006H00005H00004H00003H00002H Byte 8Byte 7Byte 6Byte 5Byte 4Byte

38、3Byte 2Byte 1 Word 6Word 4Word 2Word 0Byte 000000H Word 5Word 1物 理存 储 器 双 字 对 齐字 对 齐 Double word 0Double word 4图 3.2 对 正 的 数 据 字 和 双 字Byte 8 图 (a)中 数 据 5AF0H存 放 在 对 正 的 双 字 地 址02000H， 其 中 0F0H存 放 在 低 字 节 地 址 02000H，5AH存 放 在 高 字 节 地 址 02001H。 图 (b)中 数 据 2C96H， 对 正 的 双 字 地 址 边 界 是0200CH。 地 址 存 储 器(二 进

39、 制 ) 存 储 器（ 十 六 进 制 ） 地 址02001160200016 0101 10101111 0000 存 储 器(二 进 制 )0010 11001001 0110 0200E160200D16 5A F0 (b) (a) 物 理存 储 器 图 3.4非 对 正 的 字 或 双 字 为 边 界 的 例 子地 址00001H00008H00007H00006H00005H00004H00003H00002H Byte8Byte7Byte6Byte5Byte4Byte3Byte2Byte1 Word 7Word 3Byte000000H 字 未 对 齐 Double word 1

40、Double word 2Double word 5 Double word 3双 字 未 对 齐 （ a） 非 对 正 的 双 字 边 界 的 双 字 存 储（ b） 对 正 的 双 字 存 储 A01100 1101 AB 地 址 存 储 器(二 进 制 ) 存 储 器(十 六 进 制 ) 地 址02105160210416 0000 00010010 0011 存 储 器(十 六 进 制 )000210F160210E16 01 23 (b) (a)0210316021021602101160210016 1010 1011 CD 55 FF0210D160210C160210B1602

41、10A16 （ a） 其 中 0123H存 放 在 02104H处 ， 此 地 址 是 对 正 的 双 字 边 界地 址 ， 而 ABCD存 放 的 起 始 地 址 是 02102H， 而 该 字 的 对 正 的双 字 边 界 应 为 02100H。 完 整 的 双 字 是 0123ABCDH。 逻 辑 地 址 与 物 理 地 址 之 间 的 关 系 ： 段 基 址 为 002B0H， 偏 移 地 址 为 0013H， 物 理 地 址 为002C3H。 段 基 址 为 002C0H， 偏 移 地 址 为 0003H， 物 理 地 址 为002C3H。 逻 辑 地 址 2C4H2C3H2C2H2

42、C1H2C0H2BFH2BEH2BDH2BCH2BBH 2BAH2B9H2B8H2B7H2B6H2B5H2B4H2B3H2B2H2B1H2B0H段 基 址 偏 移 (3H) 偏 移 (13H)段 基 址 物 理 地 址 图 表 示 堆 栈 结 构 堆 栈 是 一 个 特 殊 的 随 机 存 储 区 ， 用 于 临 时 存放 一 些 信 息 如 数 据 或 地 址 。 对 于 实 模 式 ， 堆 栈 区 为 64KB， 按 32K个 字 组 织 . . . 堆 栈 段 . . 存 储 器 （ 字 宽 ） 0000HSPSS FFFEH 堆 栈 底 部 堆 栈 顶 部 图 PUSH AX指 令 执

43、 行 前 的 堆 栈 状 态堆 栈 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99AA BB 01 23 45 67 89 AB CD EF 01 05 00 08 1062 1060105E 105C 105A 1058 1056 1054 10521050 SSSPTOS 堆栈底部 PUSH AX指 令 执 行 后 、 POP AX和 POP BX执 行 后 堆 栈 状 况 12 34 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 AA BB 34 12 45 67 89 AB CD EF 0 1 05 00 06 1062 1060105E 105C 105A

44、1058 1056 1054 10521050 SSSPPUSH AXAXTOS 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 AA BB 34 12 45 67 89 AB CD EF 01 05 00 08 1062 1060105E 105C 105A 1058 1056 1054 10521050 12 34 SSSPPOP AXTOP 控 制 寄 存 器 的 作 用（ 1） 指 令 指 针 寄 存 器 (Instruction Pointer) 指 令 指 针 IP是 16位 的 寄 存 器 ， 存 放 着 下 次 将 要 执 行 的 指 令 在 代 码 段 的 偏 移

45、 量 。 在 80386及 其 高 档 处 理 器 处 于 保 护 模 式 时 ， 其 指 令 指 针 寄 存 器 是 32位 的 EIP。（ 2） 标 志 寄 存 器 (Flags Register) FLAG寄 存 器 的 各 位 用 来 存 放 各 种 不 同 的 标 志 。 算 术 运 算 指 令 和 逻 辑 运 算 指 令的 运 行 结 果 都 将 定 性 地 反 映 在 不 同 的 标 志 位 上 ， 以 便 后 续 的 条 件 判 断 指 令 根 据 这些 标 志 实 现 判 断 转 移 ， 判 断 转 移 的 实 质 是 修 改 CS和 IP。 这 也 正 是 计 算 机 能

46、够 实 现判 断 转 移 的 底 层 原 理 。 6个 状 态 标 志 ： OF、 SF、 ZF、 AF、 PF、 CF3个 控 制 标 志 ： IF、 DF、 TF；7位 保 留 ； 标 志 寄 存 器 CF： 进 位 标 志 ， 在 进 行 字 /字 节 运 算 产 生 进 位 或 借 位 时 置 1， 否 则 置 0。 PF： 奇 偶 性 标 志 ， 结 果 有 偶 数 位 为 1时 置 1， 否 则 置 0。 AF： 辅 助 进 位 标 志 ， 当 进 行 字 节 运 算 有 低 4位 向 高 4位 进 位 或 借 位 时 置 1， 否 则 置 0。 在 作 BCD码 运 算 时 常

47、常 使 用 。 ZF： 零 标 志 ， 当 运 算 结 果 为 0时 置 1， 否 则 置 0。 SF： 符 号 标 志 ， 运 算 结 果 为 负 ， 即 结 果 最 高 位 为 1时 置 1， 否 则 置 0。 TF： 陷 阱 标 志 ， 若 IF=1， 则 在 执 行 指 令 时 产 生 单 步 中 断 。 IF： 中 断 标 志 ， 若 IF=1开 中 断 ， 响 应 可 屏 蔽 中 断 ； IF=0， 关 中 断 。 DF： 方 向 标 志 ， DF置 1引 起 串 操 作 指 令 的 变 址 寄 存 器 自 动 减 值 ， DF置 0引 起 串 操 作 指 令 的 变 址 寄 存

48、器 自 动 增 值 。 OF： 溢 出 标 志 ， 运 算 溢 出 时 自 动 置 1， 当 它 为 1时 可 用 溢 出 中 断 指 令 产 生 中 断 。 机 器 语 言 （ machine language) CPU执 行 的 程 序 都 是 用 机 器 语 言 写 成 的 。机 器 代 码 是 二 进 制 代 码 ， 一 条 机 器 语 言 指 令 长度 ， 可 以 是 1个 字 节 或 多 个 字 节 。 微 处 理 器 只能 理 解 机 器 语 言 ， 但 直 接 用 机 器 语 言 写 程 序 几乎 是 不 可 能 的 。 因 此 程 序 常 采 用 其 它 语 言 来 编写 。

49、汇 编 语 言 （ Assembler）2.2寻 址 方 式 程 序 （ program） 源 代 码 (source code) 目 标 代 码 （ object code)编 译 (assember)连 接 (link)指 令 (instruction)指 令 系 统 (指 令 集 ) 操 作 码 (opcode)操 作 数 （ operand) 目 标 操 作 数 （ destination operand) 源 操 作 数 (source operand) 指 令 格 式 操 作 码 字 段 操 作 数 地 址 字 段 地 址 结 构 二 地 址 单 地 址 隐 含 地 址 基 本 指

50、 令 长 度 1-6字 节 。 寻 址 方 式 形 式 地 址 有 效 地 址 EA 物 理 地 址 PA 利 用 汇 编 语 言 编 写 程 序 具 有 以 下 优 点 ： （ 1） 用 汇 编 语 言 编 写 的 程 序 ， 程 序 的 代 码 短 ， 程 序 占 用 的 内 存 少 ， 程 序 运 行 速 度 要 比 用 高 级 语 言 写 的 程 序快 ； （ 2） 汇 编 语 言 给 予 程 序 设 计 者 更 强 的 能 力 ， 实 现 高 技术 任 务 ， 而 这 些 任 务 若 用 高 级 语 言 是 难 以 实 现 或 根 本不 能 实 现 ； （ 3） 汇 编 语 言 的

51、知 识 ， 有 助 于 理 解 微 处 理 器 的 结 构 ，这 是 高 级 语 言 所 没 有 的 ； （ 4） 驻 留 程 序 和 中 断 服 务 程 序 总 是 用 汇 编 语 言 开 发 汇 编 语 言 语 句 的 一 般 格 式 是 ： 标 号 ： 指 令 ； 注 释例 ：START： MOV AX， BX ;COPY BX INTO AX START是 该 指 令 的 地 址 标 识 ， 叫 做 标 号 （ Label） 。 在 指 令 后 面 由 分 号 （ ； ） 标 识 的 是 注 释 。 0013 8A 24 NEXT： MOV AH， SI ； MOVE A BYTE 其

52、 中 8A 24是 指 令 MOV AH， SI的 机 器 码 ， 这是 一 条 双 字 节 指 令 ， 该 指 令 的 存 储 器 地 址 是0013H和 0014H。 汇 编 指 令 的 书 写 形 式 一 条 汇 编 指 令 通 常 可 以 写 成 如 下 形 式 ： 标 号 : 操 作 码 目 标 操 作 数 , 源 操 作 数 ;注 释 （ 1） 其 中 中 的 内 容 为 可 选 项 。 （ 2） 标 号 必 须 是 用 字 母 打 头 的 字 母 或 数 字 组 成 的 字 符 串 ，标 号 供 转 移 指 令 作 为 转 移 的 目 标 。 （ 3） 指 令 末 尾 的 分 号

53、 表 示 由 ； 起 直 至 ENTER 前 均为 注 释 部 分 ， 在 输 入 源 程 序 时 ， 每 一 条 汇 编 指 令 的 末 尾 必 须 输入 换 行 键 ENTER 表 示 本 指 令 的 结 束 ， 下 一 指 令 的 开 始 。 汇 编 指 令 的 书 写 形 式操 作 码 目 标 操 作 数 , 源 操 作 数 一 条 能 汇 编 成 机 器 代 码 指 令 的 汇 编 指 令 必 须 有 唯 一 的 操 作 码 。操 作 码 是 汇 编 指 令 的 关 键 字 ， 它 指 出 该 指 令 要 做 什 么 。一 条 汇 编 指 令 中 的 源 操 作 数 用 来 指 出

54、指 令 处 理 的 对 象 来 自 何处 。一 条 汇 编 指 令 中 的 目 标 操 作 数 用 来 指 出 指 令 的 处 理 结 果 置 于何 处 。 在 许 多 指 令 中 目 标 操 作 数 既 表 示 处 理 的 对 象 之 一 来 自 何处 ， 又 指 出 处 理 的 结 果 置 于 何 处 。目 标 操 作 数 总 是 紧 接 着 操 作 码 出 现 在 源 操 作 数 的 左 边 ， 因 此有 也 称 目 标 操 作 数 为 左 源 。 汇 编 指 令 的 书 写 形 式操 作 码 目 标 操 作 数 , 源 操 作 数 指 令 行 中 可 以 没 有 源 操 作 数 和 目

55、 标 操 作 数 。 在 这 种 情 况 下 通常 是 对 某 一 固 定 的 或 称 作 隐 含 操 作 数 的 操 作 。指 令 行 中 可 以 没 有 源 操 作 数 而 仅 含 目 标 操 作 数 。 这 时 目 标 操作 数 既 指 出 处 理 对 象 来 自 何 处 ， 又 指 出 处 理 结 果 置 于 何 处 。 这种 指 令 被 称 为 单 操 作 数 指 令 。指 令 行 中 既 有 源 操 作 数 又 有 目 标 操 作 数 的 指 令 称 为 双 操 作 数指 令 。 双 操 作 数 指 令 中 目 标 操 作 数 一 定 出 现 在 源 操 作 数 的 左 边 。 寻

56、 址 方 式 就 是 寻 找 指 令 中 的 操 作 数 的 方 式 ， 寻 址 主 要 是指 寻 找 内 存 数 据 的 地 址 。 几 个 概 念 寻 址 方 式 ： 根 据 指 令 中 给 出 的 地 址 寻 找 真实 操 作 数 地 址 的 方 式 形 式 地 址 ： 指 令 中 的 地 址 码 字 段 给 出 的 地址 有 效 地 址 ： 能 够 直 接 访 问 的 存 储 器 地 址 物 理 地 址 ： 存 储 器 地 址 汇 编 指 令 的 书 写 形 式举 例 ： LOOP1： AAA ; 此 处 可 添 加 注 释 MOV AX, 053H ;此 处 可 添 加 注 释 IN

57、C DH ;此 处 可 添 加 注 释 第 一 条 指 令 ： 带 标 号 LOOP1， AAA是 操 作 码 ， 这 一 指 令 隐 含 使 用 固 定 操作 数 AL；第 二 条 指 令 ： MOV是 操 作 码 ， 双 操 作 数 指 令 ， AX是 目 标 操 作 数 ， 053H是 源 操 作 数第 三 条 指 令 ： INC是 操 作 码 单 操 作 数 指 令 在 DOS下 运 行 汇 编 程 序 ， 注 释 部 分 只 能 用 英 文 和 ASCII码 符 号 书 写 ， 在 中 文 操 作 系 统 下 则 可 用 中 文 书 写 ， 是 指 换 行 键 。操 作 码 通 常

58、是 指 指 令 功 能 的 助 记 符 ， 它 给 出 了 指 令 功 能 便 于 记 忆 的 形 式 ，例 如 ， MOV是 Movement的 缩 写 等 。 三 种 类 型 的 操 作 数（ 1） 立 即 数（ 2） 寄 存 器（ 3） 内 存单 操 作 数 指 令 的 操 作 数 只 能 是 寄 存 器 操 作 数 或 内 存 操 作 数 。双 操 作 数 指 令 的 目 标 操 作 数 只 能 是 寄 存 器 操 作 数 或 内 存 操 作数 ， 而 源 操 作 数 可 以 是 三 者 之 一 ， 但 是 两 操 作 数 不 能 同 时 为内 存 操 作 数 。 （ 1） 立 即 数

59、 操 作 数 立 即 数 操 作 数 作 为 代 码 指 令 的 一 部 分 出 现 在 双 操 作 数 指 令 中 。除 了 乘 法 、 除 法 和 字 符 串 操 作 指 令 之 外 ， 立 即 数 操 作 数 均 可 作为 源 操 作 数 。立 即 数 操 作 数 在 汇 编 指 令 中 可 以 以 十 六 进 、 八 进 制 、 二 进 制或 十 进 制 形 式 书 写 ， 例 如 0F0H、 777Q、 101B、 99D等 ， 注 意 ，在 用 十 六 进 制 书 写 时 第 一 个 字 符 是 非 数 字 0 9时 ， 前 面 一 定 要补 一 个 0， 例 如 ， FAH应 记

60、 为 0FAH。汇 编 指 令 中 立 即 数 操 作 数 还 可 以 以 一 个 表 达 式 的 形 式 出 现 ，此 时 该 立 即 数 就 是 表 达 式 的 值 。 （ 2） 寄 存 器 操 作 数 寄 存 器 操 作 数 是 以 寄 存 器 的 内 容 参 加 运 算 ， 或 用 寄 存 器 存 放 结 果 。 MOV AX, 3456H中 的 AX， MOV DL, 41H中 的 DL就 是 寄 存 器 操 作 数 。段 寄 存 器 的 内 容 指 出 当 前 4个 段 的 基 址 ， 这 些 寄 存 器 不 能 用 一 般 的 传 送 指令 将 立 即 数 送 入 。 如 果 需

61、 要 将 立 即 数 置 入 段 寄 存 器 中 的 DS、 ES或 SS， 则 首先 应 将 该 值 送 入 AX或 其 他 通 用 寄 存 器 ， 然 后 再 由 AX传 送 给 DS、 ES或 SS。至 于 CS因 其 与 指 令 地 址 有 关 ， 一 般 不 需 用 户 干 预 。标 志 寄 存 器 FLAG的 各 位 在 执 行 算 术 逻 辑 运 算 指 令 后 一 般 均 被 修 改 ， 其 状态 将 依 指 令 及 执 行 结 果 而 定 ， 它 可 以 反 映 出 当 时 处 理 器 和 累 加 器 所 检 测 到 的结 果 。 标 志 寄 存 器 一 般 不 能 作 为

62、操 作 数 ， 但 可 用 标 志 指 令 或 INC、 DEC、ADD、 MUL、 DIV等 来 处 理 。通 用 寄 存 器 (AX、 BX、 CX、 DX、 SP、 BP、 SI、 DI、 AH、 AL、 BH、 BL、CH、 CL、 DH、 DL)和 指 针 及 变 址 寄 存 器 (BX、 BP、 SI、 DI)均 可 参 加 算 术 和 逻 辑 运 算 操 作 。 虽 然 经 常 把 AX作 为 累 加 器 ， 但 所 有 通 用 寄 存 器 均 可 用 作 累加 器 。 通 用 寄 存 器 在 单 操 作 数 指 令 中 可 作 目 标 操 作 数 ， 在 双 操 作 数 指 令

63、 中 既可 作 源 操 作 数 也 可 作 目 标 操 作 数 。 （ 2） 寄 存 器 操 作 数一 些 汇 编 指 令 中 虽 然 没 有 显 式 地 写 有 寄 存 器 ， 但 是 它 却 隐含 着 使 用 所 指 定 的 通 用 寄 存 器 ， 详 见 表 。 指令隐含应用AAA, AAD, AAM, AAS AL, AHCBW, CWD AL, AH或 AX, DXDAA, DAS ALIN, OUT AL或 AXMUL, IMUL, DIV, IDIV AL, AX或 AX, DXLAHF, SAHF AHLES ESLDS DS 循 环 或 移 位 指 令 CL字 符 串 操 作

64、 指 令 CX, SI, DIXLAT AL, BX （ 3） 内 存 操 作 数 内 存 操 作 数 又 称 为 存 储 器 操 作 数 ， 是 指 把 内 存 某 地 址 存 放 的字 节 、 字 作 为 指 令 的 处 理 对 象 。 这 时 要 将 该 字 节 、 字 作 为 源 操作 数 或 目 标 操 作 数 ， 当 其 作 为 源 操 作 数 时 从 内 存 中 取 出 ， 或 送到 某 个 寄 存 器 ， 或 参 加 运 算 等 ； 当 其 作 为 目 标 操 作 数 时 ， 则 是将 操 作 的 结 果 置 入 该 内 存 单 元 。无 论 是 何 种 内 存 操 作 数 ，

65、 关 键 是 必 须 找 到 其 所 在 地 址 ， 即 必须 指 出 其 所 在 段 和 相 对 于 段 首 的 位 移 (即 有 效 地 址 EA)， 才 能 确定 其 物 理 地 址 。 内 存 操 作 数 地 址 的 确 定 是 寻 址 规 则 的 重 点 。内 存 操 作 数 所 在 段 的 段 寄 存 器 的 名 字 在 汇 编 指 令 中 一 般 是 不写 的 ， 它 遵 循 着 如 前 面 的 表 所 示 的 隐 含 原 则 ， 根 据 内 存 操 作 数类 型 的 不 同 相 应 使 用 不 同 的 段 寄 存 器 。 寻 址 方 式与 数 据 有 关 的 寻 址 方 式（

66、1） 隐 含 寻 址 方 式（ 2） 立 即 数 寻 址 (Immediate Addressing) （ 3） 寄 存 器 寻 址 (Register Addressing)（ 4） 直 接 寻 址 (Direct Addressing)（ 5） 寄 存 器 间 接 寻 址 (Register Index Addressing) （ 6） 寄 存 器 相 对 寻 址 (Register Relative Addressing) （ 7） 基 址 加 变 址 寻 址 (Based Indexed Addressing) （ 8） 相 对 基 址 变 址 寻 址 (Based Indexed Addressing) 与 转 移 地 址 有 关 的 寻 址 方 式（ 1） 段 内 直 接 寻 址（ 2） 段 内 间 接 寻 址（ 3） 段 间 直 接 寻 址 （ 4） 段 间 间 接 寻 址I/O端 口 寻 址 (I/O PORT Addressing) 1 . 8 0 8 6 的 寻 址 方 式 与 数 据 有 关 的 寻 址 方 式 ： 立 即 寻 址 MOV AX , 3069H 寄