Transcript 第三讲

3.2 8086最小模式系统的基本配置
+5V
RD
MN/MX
8086
8284
时钟
CLK
RESET
READY
M/IO
ALE
A19-A16
OE
STB
BHE
8282
锁存器
(3片)
BHE
AD15-AD0
DEN
控制
总线
WR
DT/R
地址
总线
存储器
奇
RESET
READY
8286
收发器
DIR
T (2片)
OE
I/O接口
偶
数据
总线
2.5MHz
15MHz
X1
X2
至外部设备
PCLK
8284A
F/C
CSYNC
5MHz
CLK
CLK
READY
READY
RESET
RESET
+5V
10K
RES
10μF
系统复位
8086
或
8088
+5V
RD
MN/MX
8086
8284
时钟
CLK
RESET
READY
M/IO
ALE
A19-A16
OE
STB
BHE
8282
锁存器
(3片)
BHE
AD15-AD0
DEN
控制
总线
WR
DT/R
地址
总线
存储器
奇
RESET
READY
8286
收发器
DIR
T (2片)
OE
I/O接口
偶
数据
总线
3.3 存储器组织
1.存储器地址：
8086有20条地址总线，直接寻址能力为220=1M字节。
用16进制数表示1M字节的地址范围应为00000H~FFFFFH。
（1）、 8086内部20位物理地址形成
（2）、逻辑地址与物理地址
（1）、8086内部20位物理地址形成
物理地址计算方法：
即把段地址左移4位再加上偏移地址值形成物理地址，写成：
物理地址= 16d段地址+偏移地址。
* 每个存储单元只有唯一的物理地址。
但可由不同的段地址和不同的偏移地址组成。
15
0
16位段地址
0000
15
0
16位偏移地址
+
19
0
20位物理地址
（2）、逻辑地址与物理地址
15
0
段基址
3 2 1 0
0 0 0 0
15
段基址
0
偏移地址
2000H
逻
辑
地
址
段内偏移地址
5F62H
20000H
......
25F60H
25F61H
基址加法器
19
25F62H
25F63H
0
物理地址
物理地址的形成
逻辑地址与物理地址
通过取指令、堆栈操作获取逻辑地址
操作类型
正常使用（隐含）
段基址
可替换
段地址
偏移
地址
物理地址计算
取指令
CS
无
IP
(CS)16d+(IP)
堆栈操作
SS
无
SP
(SS) 16d+(SP)
BP间址
SS
CS,DS,ES
有效地址EA (SS) 16d+EA
存取变量
DS
CS,ES,SS
有效地址EA (DS )16d+EA
源字符串
DS
CS,ES,SS
SI
(DS) 16d+(SI)
目标字符串
ES
无
DI
(ES) 16d+(DI)
取指令：
自动选择代码段寄存器CS，
再加上由IP决定的16位偏移量，
计算得到要取的指令20位物理地址。
堆栈栈顶操作：
自动选择堆栈段寄存器SS，
再加上由SP决定的16位偏移量，
计算得到堆栈栈顶操作需要的20位物理地址。
涉及到操作数（与执行指令有关的地址、数字、寄存器
等统称为操作数）：
自动选择数据段寄存器DS或附加段寄存器ES，
再加上16位偏移量，计算得到操作数的20位物理地址。
其中：
16位偏移量:
包含在：指令中的直接地址
某个16位地址寄存器的值
指令中的位移量+16位地址寄存器中值等。
16位偏移量关键取决于指令的寻址方式。
归纳段寄存器和其他寄存器组合指向存储单元示意图如下：
CS
IP
代码段
SI,DI或BX
数据段
DS
SS
SP或BP
堆栈段
段寄存器和其他寄存器组合指向存储单元示意图
2、各段在存储器中分配
各段在存储器中分配分4种情况讨论：
（1）．由操作系统负责分配
一般情况，各段在存储器中的分配是由操作系统负责。
每个段可以独立地占用64K存储区。
（2）．各段也可以允许重迭
每个段的大小允许根据实际需要分配，不一定要占64KB。
每个存储单元的内容不允许发生冲突
（段可重迭，但使用时防止冲突）。
（ 3）．在程序的首部设定各段寄存器的值（汇编语言必须）
如果程序中的四个段都是64K的范围之内，
程序运行时所需要的信息都在本程序所定义的段区之内，
程序员只要在程序的首部设定各段寄存器的值就可以了。
（ 4）．动态地修改段寄存器的内容
如果程序的某一段（如数据段）在程序运行过程中会
超过64K空间，或者程序中可能访问除本身四个段以外的其他
段区的信息，
那么在程序中必须动态地修改段寄存器的内容。
00000H
00000H
01000H
01000H
64K程序
段寄存器
CS
0100H
DS
2100H
SS
4600H
ES
段寄存器
64K数据
A000H
21000H
CS
4K程序
0100H
DS
0200H
SS
0280H
2K数据
100H堆栈
02000H
02800H
46000H
64K堆栈
A0000H
64K附加数据
A0000H
64KB为一段
代码段范围:01000H~10FFFH
注意：
以8086CPU的IBMPC系统中，存储器首尾地址的用途固定。
• 00000H~003FFH共1K内存单元用于存放中断向量。
• FFFF0H~FFFFFH是存储器底部的16个单元。
系统加电复位时，会自动转到FFFF0H单元执行，
而在FFFF0H处存放一条无条件转移指令，转向系统初始化
程序。
3.4
8086/8088CPU寻址方式及指令系统
一、概述
程序语言简介
二、8086/8088的寻址方式
(一）操作数寻址方式
（二）程序转移地址的寻址方式
三、 80386、80486、80586、Pentium的寻址方式
四、8086/8088指令码格式
五、8086/8088指令系统
一、概述
程序语言简介
(1) 指令、指令系统和程序
(2) 机器码和机器语言
(3) 助记符和汇编语言
(4) 高级语言
▲ 本课程学习汇编语言的目的
(1) 指令、指令系统和程序
 CPU是一个可以完成一些基本操作的电子器件。
 用编码表示CPU的一个基本操作，称为一条指令。
 全部指令集称为指令系统。
 指令系统反映 CPU的基本功能.
指令由两部分组成：
操作码部分，操作数部分。
是硬件设计人员和程序员能见到的机器的主要属性，
是硬件构成的计算机系统向外部世界提供的直接界面。
 一个CPU的指令系统是固定的，
不同类型的CPU其指令系统不同;
同一系列向上兼容。
 程序是为要解决的问题编写出来的指令集合。
 用户为解决自己的问题所编写的程序称为源程序。
(2) 机器码和机器语言
 用二进制数编码表示的指令，称为机器指令或机器码。
 机器语言是机器码及其使用的一组规则。
 用机器语言编写的程序称为目标程序。
 机器语言特点：CPU能直接识别的唯一语言
面向机器，可直接被计算机执行
执行速度快，占用内存空间小
编程效率低、可读性差、可移值性差
例 将地址为2000H和2001H 的两内存单元内容相加，
结果存在地址2002H单元中，程序如下：
A0 00 20
MOV
02 06 01 20
ADD
A2 02 20
MOV
寄存器组
AX
BX
CX
DX
SI
DI
BP
SP
DS
ES
SS
CS
IP
地
址
加
法
器
数据暂存器
运
算
器
指
令
队
列
指令译码器
PSW标志
寄存器
控制电路
总线
接口
控制
电路
地址总线AB
地
址
数据总线DB
译
码
控制总线CB
器
AL , [2000H]
AL , [2001H]
[2002H], AL
1010 0000
0000 0000
0010 0000
0000 0010
0000 0110
0000 0001
0010 0000
1010 0010
0000 0010
0010 0000
A0
00
20
02
06
01
20
A2
02
20
(3) 助记符和汇编语言
 助记符是有助记忆、并能描述指令功能的符号。
通常是指令功能的英文单词的缩写。
例
数的传送指令用助记符MOV
加法用ADD，转移用JMP等
 用助记符等表示的指令称为汇编格式指令
例 MOV AL, 0
 汇编语言是汇编格式指令、伪指令及其使用的一组规则。
 用汇编语言编写的程序称汇编语言程序。
上例 将地址为2000H和2001H 的两内存单元内容相加，
结果存在地址2002H单元中。
用机器码编程：
用汇编语言编写的确程序段为：
A0 00 20
MOV AL , var1
02 06 01 20
ADD
A2 02 20
MOV var3 , AL
AL , var2
 汇编格式指令与机器指令一一对应
 用汇编语言编好的程序，
必须翻译成机器码表示的程序，计算机才能运行。
 汇编程序是将汇编语言程序翻译成机器语言的一种系统程序。
 汇编语言和机器语言编写的程序：
面向机器，反映机器运行的实际过程,
与计算机的硬件结构和指令系统密切相关
算法是用计算机的指令, 寄存器等描述，
要了解CPU的编程结构、寻址方式、指令系统才能设计程序
占内存少，执行速度快
编写繁琐、调试困难
汇编语言相对于机器语言编写的程序：
汇编语言程序，易读易懂，便于修改。
(4) 高级语言
 高级语言是独立于机器、面向过程或对象的语言。
算法是按照人的思维方式给出，比较接近人的自然语言。
上例 高级语言程序段为：
var3 = var1 + var2
 由编译程序将高级语言源程序翻译目标程序，
即用机器码表示的程序，机器才能执行。
(不同类型机器由于指令系统不同，它们的编译程序不同)
 Fortran、 Basic、 C等均是高级语言。
 使用高级语言编程，效率高，可读性、可移植性强。
本课程学习汇编语言的意义：
 汇编语言程序反应机器运行的实际过程，
通过编制汇编语言程序，加深对计算机工作过程的理解。
 本课程涉及到接口电路的设计及应用，
在直接控制硬件的场合，汇编语言比高级语言更具优势，
也可以更好的理解接口工作过程。
二、8086/8088的寻址方式
由指令字节给出的信息求出操作数的地址称为有
效地址——EA
寻找（得到）操作数有效地址的方法称为操作
数的寻址方法
寻找（得到）操作数有效地址和存取操作数的
过程称为指令的寻址操作
（一）操作数寻址方式
共七种寻址方式：
•
•
•
•
7种
•
•
•
1. 立即数寻址
2. 寄存器寻址
3. 直接寻址
4. 寄存器间接寻址
5. 寄存器相对寻址
6. 基址加变址寄存器寻址
7. 相对基址加变址寄存器寻址
5种与内存单元
有关的寻址
(存储器操作数)
以数据传送指令MOV为例介绍寻址方式。
指令
MOV
执行
（dst） ← （src）
即：
源操作数的内容不变，
dst, src
目的操作数 ＝ 源操作数
1. 立即数寻址
操作数直接存放在指令中，紧跟在操作码之后，作为指令的一部分，
存放在代码段里，这种操作数称为立即数。

操作数在指令中，取来指令立即可得到操作数。称该操作数为立即数。

立即数可以是8位或16位(16位的立即数是高位字节放在高地址,低位字节放在低地址) 。

应用场合: 立即数常用来给寄存器或内存单元赋初值。
注意：只能用于源操作数字段，不能用于目的操作数字段。
例1
内存
MOV AX , 2056H
结果 ( AH ) = 20H
低地址
( AL ) = 56H
例2
MOV AL , 78 H
结果 ( AL ) = 78H
操作码
B8
操
作
56
数
高地址
20
2. 寄存器寻址方式
操作数在寄存器中，指令中指定寄存器名
 8 位操作数， 用 8 位寄存器:
AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL
 16 位操作数，用 16 位寄存器:
AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI
CS、DS、SS、ES
这种寻址方式因为操作数在寄存器中
不需要访问存储器因此运算速度较高。
例1
MOV
AX , 2056H
执行后：(AX)=2056H
例2
MOV
BL , AH
执行前：(BL) = 12H, (AH) = 78H
执行后：(BL) = 78H , (AH) = 78H
▲ 立即数寻址、寄存器寻址的操作数，
不用在取完指令后再到内存中取数。
3.存储器寻址
指令中用 [ ] 给出偏移地址。
操作数的偏移地址又称有效地址EA ( Efficient Address)
▲按给出偏移地址方式的不同，分为以下5种：
直接寻址
MOV AL, [ 1000H ]
寄存器间接寻址
MOV AL, [ BX ]
寄存器相对寻址
MOV AL, [ BX + 10H ]
基址加变址寄存器
MOV AL, [ BX + SI ]
相对基址加变址寄存器
MOV AL, [ BX + SI + 10H ]
指令中用 [ ] 给出偏移地址，或有效地址EA。
EA=基址值
BX
BP
+变址值 SI
+位移量
DI
0
8
16
3．直接寻址方式（Direct addressing）：
操作数地址的１６位偏移量，直接包含在指令中，存放在代码
段中指令操作码之后， 但操作数一般存放在数据段中， 必须先
求出操作数的物理地址， 然后再访问存储器才能取得操作数。
直接寻址方式要点：
 存储器操作数的有效地址EA在指令中直接给出。
例
MOV AL, [ 1000H ]
 默认段寄存器为DS。
操作数所在内存单元的物理地址为：
PA = ( DS )×10H + EA
直接寻址方式默认段寄存器为DS
例：MOV AX , [ 1000 H]
若 ( DS ) = 2000H
内存
内存操作数的物理地址为：
指
A1
令
00
10
PA = ( DS )×10H +EA
= 2000H × 10H + 1000H
= 21000H
21000
40
30
执行后 (AX)= 3040H
思考：
指令 MOV AX,[1000H] 与指令MOV AX, 1000H有什么不同？
在汇编语言程序中，不直接用数值 表示偏移地址，
用符号代替数值表示地址，称符号地址(变量名)。
例 符号buffer表示一个地址。
MOV AX , [buffer]
或写成
b u ffer
MOV AX , buffer
源操作数为buffer指向的内存单元的内容
0A
0B
符号地址( 变量名)经汇编连接后，与一个确定的数值地址相对应
可用操作符Offset 获取变量的偏移地址。
故 PA = ( DS )×10H + Offset buffer
指令执行结果 ( AX ) = 0B0A H
如：buffer在附加段中， 则应指定段跨越。(段跨越或可以是CS
SS 作为段寄存器)
MOV AX，ES：buffer
或MOV AX，ES：[buffer]
4. 寄存器间接寻址（Register indirect addressing）
 操作数放在存储器里，操作数的有效地址EA由寄存器给出,
寄存器的内容为操作数的有效地址。
 可用的寄存器有 BX、SI、DI 、BP
如:
MOV AL, [ BX ]
MOV AH, [ SI ]
MOV DL, [ DI ]
MOV DH, [ BP ]
 默认段寄存器的关系：
① 使用BX、SI、DI，默认段寄存器为DS
(BX)
PA = ( DS )×10H +
(SI)
(DI)
② 使用BP，默认段寄存器为SS
PA = ( SS )×10H + ( BP )
例： MOV AX , [ DI ]
若 ( DS ) = 3000H
( DI ) = 2000H
指 令
8B
05
则内存操作数的物理地址为：
PA = ( DS )×10H + ( DI )
32000
= 32000H
0B
40
执行后 (AX) = (32000H) = 400BH
思考： 指令 MOV AX,[ DI ] 与指令MOV AX, DI有什么不同？
例： MOV AX , [ BP ]
若 ( SS ) = 4000H
( BP ) = 3000H
指 令
8B
46
则内存操作数的物理地址为：
PA = ( SS )×10H + ( BP )
43000
02
01
= 43000H
指令执行后 (AX) = (43000H) = 0102H
上次课讲到此
5. 寄存器相对寻址（Register relative addressing）
或变址寻址 （Index Addressing）
 操作数的有效地址是一个基址或变址寄存器的内容
和指令中指定的8位或16位位移量（displacement）之和。
 可 用的寄存器有 BX、DI 、SI、BP , 与寄存器间接寻址相同
如:
MOV AL, [ BX +10H]
MOV AH, [ DI+20H ]
MOV DL, 30H [ SI ]
MOV DH, 40H [ BP ]
 默认段寄存器的关系与寄存器间接寻址相同,允许段跨越。
① 使用BX、SI、DI，默认段寄存器为DS
(BX)
PA = ( DS )×10H +
(SI)
+ 偏移量
(DI)
② 使用BP，默认段寄存器为SS
PA = ( SS )×10H + ( BP ) + 偏移量
例： MOV AX , [ BX+30H ]
若 ( DS ) = 2000H
( BX ) = 1000H
8B
则内存操作数的物理地址为：
指 令
47
30
PA = ( DS )×10H + ( BX ) + 30H
= 21030H
21030
76
89
指令执行后：
(AX) = (21030H) = 8976H
例： MOV AX ，60H [ BP ]
若 ( SS ) = 3000H
( BP ) = 200H
则内存操作数的物理地址为：
8B
指 令
46
60
PA = ( SS )×10H + ( BP ) + 60H
= 30260H
30260
BC
0A
指令执行后：
(AX) = (30260H) = 0ABCH
6. 基址加变址寻址
 操作数的有效地址由一个基址寄存器与一个变址寄存器之和给出。
 可用的基址寄存器为 BX 、BP ，变址寄存器为 SI 、DI。
如 MOV AL，[ BX+SI ]
MOV AX，[ BX][DI ]
MOV DL，[ BP+SI ]
MOV DX，[ BP][DI ]
 默认段寄存器由基址寄存器决定,允许段跨越。
① 基址寄存器为BX，默认段寄存器为DS
(SI)
PA = ( DS )×10H + ( BX ) +
(DI)
② 基址寄存器为BP，默认段寄存器为SS
(SI)
PA = ( SS )×10H + ( BP ) +
(DI)
使用BX的基址加变址寻址，默认段寄存器为DS
寄存器组
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
SI
DI
BP
SP
DS
ES
SS
CS
AX
BX
CX
DX
IP
地
址
加
法
器
地址总线AB
指令1
地
数据总线DB
数据暂存器
、、、
址
译
运
算
器
总线
接口
控制
电路
指
令
队
列
控制总线CB
器
指令3
指令4
、、、
数据1
数据2
数据3
、、、
指令译码器
PSW标志
寄存器
码
指令2
执行部件控制电路
CPU
总线
内存
使用BP的基址加变址寻址，默认段寄存器为SS
寄存器组
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
SI
DI
BP
SP
DS
ES
SS
CS
AX
BX
CX
DX
IP
地
址
加
法
器
地址总线AB
指令1
地
数据总线DB
数据暂存器
、、、
址
译
运
算
器
总线
接口
控制
电路
指
令
队
列
控制总线CB
器
指令3
指令4
、、、
数据1
数据2
数据3
、、、
指令译码器
FR标志
寄存器
码
指令2
执行部件控制电路
CPU
总线
内存
例： MOV AX , [ BX + SI ]
若 ( DS ) = 4000H
( BX ) = 2000H
( SI ) = 100H
则内存操作数的物理地址为：
指 令
8B
00
PA = ( DS )×10H + ( BX ) + ( SI )
= 42100H
指令执行后
(AX) = (42100H) = 2345H
42100
45
23
7. 相对基址加变址寻址（Relative based indexed addressing）
 操作数的有效地址由
基址寄存器、变址寄存器、偏移量( 8位或16位)三者之和给出。
 可用的寄存器与基址加变址寻址方式相同
基址寄存器有 BX、BP
变址寄存器有 SI、DI
如
MOV AL,
[ BX+SI +10H]
MOV AX，20H[ BX][DI ]
MOV DL，[ BP+SI+30H ]
MOV DX，40H[ BP][DI ]
 默认段寄存器由基址寄存器决定, 与基址加变址寻址相同.
允许段跨越。
① 基址寄存器为BX，默认段寄存器为DS
(SI)
+ 偏移量
PA = ( DS )×10H + ( BX ) +
(DI)
② 基址寄存器为BP，默认段寄存器为SS
(SI)
+ 偏移量
PA = ( SS )×10H + ( BP ) +
(DI)
例： MOV AX , [ BX + SI + 10H ]
若 ( DS ) = 4000H
( BX ) = 3000H
8B
( SI ) = 200H
指 令
10
则内存操作数的物理地址为：
PA = ( DS )×10H + ( BX ) + ( SI ) + 10H
= 43210H
指令执行后
(AX) = (43210H) = 8877H
40
43210
77
88
简要说明P75表。
作业：
3.11、3.19、3.22（上次未留作业）