《微机原理A》

第九讲：寻址方式与指令系统（三）

主讲老师：王克义

本讲主要内容

• 8086/8088指令系统

• 算术运算与逻辑运算指令

• 指令的机器语言表示形式

9.1 运算类指令• 二进制算术运算指令

• BCD数运算指令

• 逻辑运算和移位指令

1. 算术运算指令(1) 二进制加法和减法指令

名称 格式 操作

加法 ADD DST,SRC DST SRC+DST

带进位加法 ADC DST,SRC DST SRC+DST+CF

减法 SUB DST, SRC DST DST－SRC

带借位减法 SBB DST,SRC DST DST-SRC-CF

标志： O D I T S Z A P C 所有状态标志都受影响×－－－×××××

Example 1• 编写实现下列二进制运算的程序段

W X+Y+24－Z(X,Y,Z均为字变量）MOV AX, X ;ADD AX, Y ;ADD AX, 24 ;SUB AX, Z;MOV W, AX;

• 双倍精度运算(操作数的长度为双字－－两个16位)

2000H 3000H低16位 低16位

高16位 高16位

• 把2000H地址开始的两个字(低字在前)和3000H地址开始的两个字相加，和存放在2000H开始处。

Example 2

程序段

MOV SI , 2000H ;取第一个数的首地址MOV AX, [SI] ; 将第一个数的低16位送AXMOV DI ,3000H ; 取第二个数的首地址ADD AX, [DI] ; 第一个数的低16位和第2个数 的低16位相

;加.(不加CF,但此条指令的执行影响CF)MOV [SI],AX ; 存低16位相加结果MOV AX, [SI+2]ADC AX,[DI+2] ;两个高16位连同CF(低16位相加形成的)相加.MOV [SI+2],AX ; 存高16位相加结果.

例3：假设数的长度(以字计)存放 于2500H字节单元，两个无符号二进制数分别 从2000H和3000H开始存放(低字在前),求两数之和并存放于2000H开始处，试编程实现。

参考答案MOV CL , DS:[2500H] MOV SI , 2000H MOV DI , 3000H CLC ; 清CF

LOOP1: MOV AX , [SI] ADC AX , [DI] MOV [SI] , AX INC SI INC SI INC DI INC DI DEC CL JNZ LOOP1 MOV AX , 0H ;ADC AX , 0H ; 处理最高位产生的进位MOV [SI] , AX ; HLT

(2) 加1 减1和比较指令名称 格式 操作

加 1 INC OPR OPR OPR+1减 1 DEC OPR OPR OPR-1求补(Negate) NEG OPR OPR -OPR比较 CMP OPR1,OPR2 OPR1-OPR2

标志：INC和DEC: O D I T S Z A P C × - - - ×××× -

NEG和CMP: × - - - ×××××

NEG指令• NEG指令把操作数当成一个带符号数，如果原操作数是正数，NEG指令则将其变成负数(用补码表示）；如果原操作数是负数(用补码表示），NEG指令则将其变成正数。

• 方法：“各位(包括符号位)求反，末位加1”.

Example• 若AL=00010001B=+17,执行NEG AL后，

AL=11101111B=[－17]补

• 若AL=11010001B=[－47]补，执行NEG AL后，AL=00101111B=+47

比较指令

• 比较指令实际上是做减法，但不回送相减的结果，只是根据结果置标志。通常，把CMP指令安排在条件转移指令(如JZ , JG , JO 等）之前。

• 例：如果X>50,转移到TOO-HIGH; 如果带符号减法X－Y引起溢出，则转移到OVERFLOW; 否则，计算 X-Y ,并将结果存放在RESULT中。(其中，X、Y、RESULT均为字变量）。

程序段

• 下述程序段使用了前面介绍的几条指令，也用到了后面即将

介绍的条件转移指令.

MOV AX , X ;将(X)移入AXCMP AX , 50 ; 比较JG TOO-HIGH ; 如果(X)大于50,则转向 TOO-HIGHSUB AX, Y ; 否则减去(Y)JO OVERFLOW ;溢出则转移JNS NONNEG NEG AX

NONNEG: MOV RESULT , AX ;无溢出，取绝对值并将结果存入RESULT…

TOO-HIGH: …

OVERFLOW: …

(3) 乘法指令(i) 带符号乘法格式：IMUL SRC 所执行的操作：

字节操作数: AX (Al)*(SRC)字操作数：DX:AX (AX)*(SRC)(乘积带符号，并符合一般代数符号规则）(ii) 无符号乘法格式：MUL SRC所执行的操作：

同IMUL,但操作数和乘积均不带符号。

(4) 除法指令• 带符号除法• 格式：IDIV SRC

所执行的操作：字节除数：AL (AX)/(SRC) 之商

AH (AX)/(SRC) 之余数字除数： AX (DX:AX)/(SRC)之商

DX (DX:AX)/(SRC) 之余数商和余数是带符号的：商的符号符合一般代数符号规则，余数的符号与被除数相同.

• 无符号除法• 格式：DIV SRC

所执行的操作：与IDIV相同，但操作数，商和余数均是无符号的。

例：二进制四则混合算术运算程序段

• 试计算：AX (V-(X*Y+Z-540))/X 之商DX 余数

（其中，X ，Y ，Z ，V 均为字变量）

MOV AX, X ；IMUL Y ； X*Y,结果在DX:AX中MOV CX, AX;MOV BX, DX; 将乘积存在BX:CX中MOV AX, Z;CWDADD CX, AX ； 将符号扩展后的Z加到BX:CX中的乘积上去ADC BX, DX;SUB CX, 540;SBB BX, 0; 从BX:CX中减去540MOV AX, V;CWD;SUB AX, CX; 从符号扩展后的V中减去(BX:CX)并SBB DX, BX; 除以X,商在AX中，余数在DX中。IDIV X;

PROGRAM

• 所谓BCD数，就是二进制编码的十进制数(Binary Coded Decimal),它是用4位二进制码表示一位十进制数(0000～1001是合法BCD码；1010～1111是非法BCD码).

• 组合BCD数：用一个字节表示2位BCD数例：37

• 分离BCD数：用一个字节的低4位表示一位BCD数，高4位为0.例：37

0011 0111

0000 0011 0000 0111

2. BCD数运算指令

(1)组合BCD数十进制调整原理例 1 ： 18 ＋ 7 ＝ 25

0 0 0 1 1 0 0 0 - - - - - - - - 18+ 0 0 0 0 0 1 1 1 - - - - - - - - 7

0 0 0 1 1 1 1 1 - - - - - - - - ?(1111是非法BCD码）

需要对结果进行变换(调整),方法：“加6调整”0 0 0 1 1 1 1 1

+ 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 - - - - - - - - 25(正确结果)

第3位向第4位(低半字节向高半字节)有进位，AF=1

例2 ： 19 + 8 = 270 0 0 1 1 0 0 1 --------- 19

+ 0 0 0 0 1 0 0 0 --------- 80 0 1 0 0 0 0 1----------21(结果不对)

运算时，低位数字向高位数字产生了进位(AF=1或 CF=1),实际上是“满16进一”，但进到高位，当成了10，

“少6”，需“加6调整”。0 0 1 0 0 0 0 1

+ 0 0 0 0 0 1 1 00 0 1 0 0 1 1 1-----------27(结果正确）

可见，在BCD数运算时，若AF=1(或CF＝1)就需在低4位(或高4位)上进行“加6调整”。

BCD数十进制调整规则• BCD数加法十进制调整规则：

如果两个BCD数字相加的结果是一个在1010～1111之间的二进制数，或者有向高一位数字的进位(AF=1或CF=1),则应在现行数字上加6(0110B)调整。

• BCD数减法十进制调整规则：(1) AF=1, 或运算结果的低位是一个在1010～1111之间的二进制数，则在低位上要进行－6调整。

(2) CF=1,或运算结果的高位是一个在1010～1111之间的二进制数，则在高位上要进行－6调整。

(2)组合BCD数十进制调整指令• 加法的十进制调整指令 ：

格式： DAA 操作：AL AL中的和数调整到组合BCD格式

• 减法的十进制调整指令：格式： DAS操作：AL AL中的差数调整到组合BCD格式

DAA－－ Decimal Adjust for AdditionDAS－－ Decimal Adjust for Subtraction

标志：O D I T S Z A P CU －－－×××××

• 其中，BCD1，BCD2, BCD3定义为字变量，可分别存放4位数字的组合BCD数。假定字变量BCD1的值为1834 ,字变量BCD2的值为2789,指出执行每条指令的操作及执行指令后AL, AF, CF 的内容。

3 4

1 8

8 9

2 7

2 34 6

BCD1

BCD1+1

BCD2

BCD2+1

例：计算BCD3 BCD1+BCD2

指令 操作 AL CF AFMOV AL, BCD1; AL 34 34 － － 不受影响ADD AL, BCD2 ; AL 34+89 BDH 0 0DAA ; 调整 23 BCD 1 * 无关紧要MOV BCD3,AL; (BCD3) 23 23 1 *MOV AL, BCD1+1; AL 18 18 1 *ADC AL, BCD2+1; AL 18+27+CF 40H 0 1DAA ; 调整 46 BCD 0 *MOV BCD3+1,AL; (BCD3+1) 46 46 0 *

即 1834＋2789＝4623

程序段

组合BCD数• 8086没有组合BCD数的乘法和除法调整指令，主要原因是相应的调整算法比较复杂，所以，8086不支持组合BCD数的乘除法运算。

• 如果要处理组合BCD数的乘除法问题，可以把操作数(组合BCD数)变换成相等的二进制数，然后用二进制算法进行运算，运算完成后再将结果转换成BCD数。

(3)分离BCD数调整指令• 加法调整指令(AAA)• 减法调整指令(AAS)• 乘法调整指令(AAM)• 除法调整指令(AAD)

3. 逻辑运算和移位指令(1)逻辑运算指令

名称 格式 操作

非 NOT OPR OPR OPR或 OR DST,DST DST DST V SRC 与 AND DST,SRC DST DST SRC异或 XOR DST,SRC DST DST SRC测试 TEST OPR1,OPR2 OPR1 OPR2

CF

CF

CF

CF

名称 格式 操作

逻辑左移 SHL OPR,CNT 0(其中，OPR是除立即数以外的任何一种寻址方式，CNT可以是1或CL)

算术左移 SAL OPR,CNT 0 左移1位时，若最高位(即符号位)发生改变（0 1或1 0)，

则OF=1,未发生改变时，OF ＝0；逻辑右移 SHR OPR,CNT 算术右移 SAR OPR,CNT

(2) 移位指令

• 逻辑移位：把操作数作为无符号数进行移位。

右移时，最高位补0；左移时，最低位补0。

• 算术移位：把操作数作为有符号数进行移位。

右移时，最高位保持不变；左移时，最低位补0。

CF

CF

(3) 循环移位指令

• 不带进位的循环左移ROL OPR ,CNT

• 不带进位的循环右移ROR OPR , CNT

CF

CF

• 带进位的循环左移RCL OPR , CNT

• 带进位的循环右移RCR OPR , CNT

移位指令的应用

• 用来改变数据格式，有时用来提供程序 控制功能(例如根据移位后的CF状态作JC或JNC转移，或一些专门的运算功能。

• 注意：左移n位与乘以2 (n)等效，例如：6×2 (2)＝ 00000110×100＝00011000

• 同样，右移n位与除以2(n)等效，如果是逻辑右移，除法是无符号的；如果是算术右移，则除法是带符号的。(保持最高位不变，并做符号的扩展）

例1：编程实现将AL中的数乘以10(求10x)SAL AL, 1 ; 将AL中数左移1位，得2xMOV BL, AL ; 2x保存在BL中.MOV CL, 2 ; 移位次数送入CLSAL AL, CL ; 2x左移2位，得8xADD AL, BL ; 2x 加上8x,AL中为10x

0000 4

0000 5

0000 6

0000 7

…

5 4

7 6

…

• 例2：把从UNPACKED开始的16位分离BCD数转换成组合BCD数，并把结果存在从PACKED开始的单元里。

UNPACKED PACKED

程序段

MOV DX, 8 ;将循环次数计数初值置为8 MOV CL, 4 ;移位次数置为4MOV SI, 0MOV DI, SI

CONVERT:MOV AX, [SI+UNPACKED]SHL AL, CLSHR AX, CLMOV PACKED[DI], AL ;存储结果ADD SI, 2INC DI DEC DX ;循环计数值减1JNZ CONVERT

9.2 转移指令• 无条件转移指令• 条件转移指令• 循环控制指令• 中断及中断返回指令

无条件转移指令示例

• 段内直接转移： JMP L ;• 段内间接转移： JMP AX;（转移地址的偏移量在寄存器或内存单元中）

• 段间直接转移： JMP 2500H:3600H• 段间间接转移： JMP DWORD PTR[DI]（转移地址在DI,DI+1,DI+2,DI+3四个字节单元中）

1. 段内直接转移段内直接短转移：格式: JMP SHORT OPR (符号地址）

操作: IP IP+8 位位移量(-127~+128)段内直接近转移: 格式: JMP NEAR PTR OPR(符号地址)

操作: IP IP+16位位移量2. 段内间接转移:

格式: JMP WORD PTR OPR(可使用除立即数之外的任何一种寻址方式)

操作: IP (EA)

3. 段间直接(远)转移格式: JMP FAR PTR OPR ( 标号)操作: IP OPR的段内偏移量

CS OPR所在段的段基值4. 段间间接转移

格式: JMP DWORD PTR OPR操作: IP (EA)

CS (EA+2)例: JMP DWORD PTR [BX+DI+6]

循环控制指令

• 通常的循环控制MOV CX , N

BEGIN: ….…. 循环体….

DEC CXJNZ BEGIN LOOP BEGIN

有了LOOP指令，程序得到简化

• 从技术上讲，循环控制指令是条件转移指令，只不过它是专门为实现循环控制而设计的。

名称 格式/其它格式 测试条件

循环 LOOP OPR CX = 0

为零或相等循环 LOOPZ OPR/LOOPE OPR ZF=1且CX=0

非零或不相等循环 LOOPNZ OPR/LOOPNE OPR ZF=0 且CX=0

• 执行每条指令时，CX CX－1• OPR为一个标号• 标志－－－－－－－－－• 意味着ZF并不受CX－1的影响，即ZF=1时，CX未必为0；ZF是前面指令决定的，与loop 指令执行时CX是否为0无关。

　

• 例1：执行下述程序段后，AX=MOV CX , 5MOV AX , 50

LP1: SUB AX , CXLOOP LP1HLT

例2：在100个字符构成的字符串中寻找第一个＄字符。（在循环出口处可以根据ZF标志和CX寄存器的值来确定是否找到以及该字符的位置）

MOV CX , 100　MOV SI，0FFFH；假设字符串从偏移地址1000H处开始存放

NEXT：INC SI　CMP BYTE PTR［SI］, ’＄’　　LOOPNZ NEXT

　

• 注意，上面程序段中ZF标志是由CMP指令设置的，而与CX减1动作无关。

子程序调用和返回指令

(1)调用指令

名称 格式 操作

段内直接调用 Call DST SP SP-2(SP+1,SP) IP(保存返回地址）IP IP+位移量(形成转移地址)

段内间接调用 Call DST SP SP-2(SP+1,SP) IPIP (EA) (EA:由DST 的寻址方式

计算出的有效地址

例： Call Display ( 段内直接调用）；Call WORD PTR [BX] (段内间接调用）

名称 格式 操作段间直接调用 Call DST SP SP-2

(SP+1,SP) CSSP SP-2 保存返回地址(SP+1,SP) IPIP 偏移量CS 段基值 形成转移地址

例：Ｃall FAR PTR Display

名称 格式 操作段间间接调用 Call DST SP SP-2

(SP+1,SP) CSSP SP-2 保存返回地址(SP+1,SP) IP

IP (EA)CS (EA+2) 形成转移地址

EA:由DST的寻址方式计算出的有效地址

例：Call DWORD PTR [BX+SI]

(2) 返回指令

名称 格式 操作

段内返回 RET (C3H) IP (SP+1,SP)SP SP+2

段内带参数返回 RET n IP (SP+1,SP)SP SP+2SP SP+n(n 为偶数)

名称 格式 操作

段间返回 RET (CBH) IP (SP+1,SP)SP SP+2CS (SP+1,SP)SP SP+2

段间带参数返回 RET n IP (SP+1,SP)SP SP+2CS (SP+1,SP)SP SP+2SP SP+n(n为偶数)

• Proc-A PROC NEAR(或FAR)____________

过程名 ____________ ...

____________RET

Proc-A ENDP

过程(子程序)的基本结构

堆栈操作及RET n 指令使用举例• 例.在进入子程序FFIT 之前，主程序将字符串的首地址放于堆栈顶部，执行子程序FFIT 时，将字符串首址取到ES和DI 中，并取出要显示的字符,然后调用DISPLAY 子程序进行显示。主程序: FFIT: DISPLAY:

call FFIT call DISPLAY ret ? ret 2

FFIT 子程序段FFIT: PUSH BP

MOV BP, SPPUSH ESPUSH DILES DI , [BP+04] ; 将字符串首址送ES和DI

AAA: ES:MOV AL, [DI] ; 从ES和DI所指单元取字符CMP AL,00 ; 判取出的字符是否为结束符JZ EEEPUSH AX ;通过堆栈为DISPLAY子程序传递参数(要显示的字符)CALL DISPLAY INC DI JMP AAA

EEE: POP DIPOP ESPOP BPRET ?

堆栈操作及RET n 指令使用举例

DISPLAY 子程序返回地址AX

DIES

sp BPFFIT 子程序的返回地址字符串首址偏移量

字符串首址段基值

9.3 指令的机器码格式1. 指令前缀和段超越前缀的编码前缀并不是一条独立的指令，而是对其后的指令或对

指令中操作数的一种限制。

• 8086/8088提供的前缀有三种：串操作的重复前缀(REP 、REPE/REPZ、EPNE/REPNZ)总线封锁前缀(LOCK)段超越前缀(ES:、CS:、SS:、DS:)

• 这些前缀共有7种不同的编码，长度都是一个字节，如表9-20所示。

指令前缀 指令前缀的编码 段超越前缀 段超越前缀的编码

LOCK 11110000(F0H)REPNE/REPNZ 11110010(F2H)REPE/REPZ 11110011(F3H)REP 11110011(F3H)

ES: 00100110(26H)CS: 00101110(2EH)SS: 00110110(36H)DS: 00111110(3EH)

指令前缀及段超越前缀的编码

2. 指令的机器码格式• 8086/8088的机器指令长度(不包括前缀)随指令的不同而不同，最短的为1个字节，最长为6个字节。

• 指令代码中各字节的排列顺序依次为：1个字节的操作码，可能存在的1个寻址方式字节，可能存在的1～2个字节的地址位移量(或地址)和可能存在的1～2个字节的立即数。

• 指令中的地址位移量(或地址)和立即数如果是16位的话，都是低字节放在存储器的低地址单元，高字节放在存储器的高地址单元。指令的一般格式如下图所示:

如下图所示：

操作码字节

寻址方式字节

低字节 高字节 低字节 高字节

位移量（或地址） 立即数

8086/8088指令编码的一般格式

(1) 操作码字节• 操作码字节用来表示该指令执行的操作，每条指令都有操

作码字节。大多数指令都使用8位的操作码，但有些指令的操作码少于8位或多于8位。

• 各种情况下的操作码字节共有10种格式。• D位用于需要指明两个寄存器/存储器操作数的双操作数

指令中。这种指令的两个操作数必须有一个是寄存器，D位则用来指出寻址方式字节中用reg域标识的那个寄存器是源操作数还是目的操作数：

若D=0，则该寄存器是源操作数；若D=1，则该寄存器是目的操作数。

• W位用于指明是字节操作还是字操作：若W=0，则是字节操作；若W=1，则是字操作。

(2) 寻址方式字节• 大多数指令的寻址方式字节分为三个域，即mod域、reg域和r/m域。

• mod域占两位，代表“方式”；reg域占3位，是通用寄存器的3位代码；r/m域占3位，代表存储器的某个地址或某个通用寄存器。

• 各种情况下的寻址方式字节共有5种格式,如图9.1所示。

mod reg r/m mod 0 sr r/m mod XXX r/m XXXXXXXX mod UUU r/m

图9.1 寻址方式字节的各种编码格式

reg域 sr域

000 001

010 011 100 101 110 111 00 01 10 11

W=1 AX CX DX BX SP BP SI DI

W=0 AL CL DL BL AH CH DH BHES CS SS DS

表9-1 reg域和sr域所代表的寄存器

表9-2 mod域和r/m域的编码及解释

00 01 10 11

寄存器寻址存储器寻址不带位移量

存储器寻址带8位位移量

存储器寻址带16位位移量

W=1 W=0

000 [BX+SI] [BX+SI+disp8] [BX+SI+disp16] AX AL

001 [BX+DI] [BX+DI+disp8] [BX+DI+disp16] CX CL

010 [BP+SI] [BP+SI+disp8] [BP+SI+disp16] DX DL

011 [BP+DI] [BP+DI+disp8] [BP+DI+disp16] BX BL

100 [SI] [SI+disp8] [SI+disp16] SP AH

101 [DI] [DI+disp8] [DI+disp16] BP CH

110 16位直接地址 [BP+disp8] [BP+disp16] SI DH

111 [BX] [BX+disp8] [BX+disp16] DI BH

mod

r/m

例1: 将指令“MOV ［BX+DI-6］，CL”写成机器码格式。

• 解 :这是一条寄存器送存储器的指令。由附录二可知该指令的格式如下，是一条3字节指令：

10 00 10 DW mod reg r/m disp8因为(reg域指出的)寄存器是源操作数，所以D＝0；由CL寄

存器的编码知reg＝001。因为是字节操作，所以W＝0。因为目的操作数是存储器且带有8位位移量，所以mod＝01。寻址方式［BX+DI+disp8］的r/m=001。位移量为(-6)，其补码是11111010。因此，该指令的机器码是“10001000 01 001 001

11111010”。

例例2:2: 将指令将指令““ADD AXADD AX，，BXBX””写成机器码格式写成机器码格式。

• 解: 这是一条将两个寄存器的内容相加，将结果送入其中一个寄存器的指令。由附录二可知该指令的格式如下，是一条两字节指令：

00 00 00 DW mod reg r/m设 reg域指出的寄存器是目的操作数，所以D=1；由AX寄存器的编码知reg=000。

因为是字操作，所以W=1。因为另一个操作数（源操作数）也是寄存器，所以

mod=11，另一个寄存器BX的编码为011。因此，该指令的机器码是“00000011 11 000 011”。

作业（九）

• 教材 P290• 12. 15. 17.

第九讲：寻址方式与指令系统（三） ��主讲老师：王克义本讲主要内容 9.1 运算类指令1. 算术运算指令Example 1Example 2程序段例3：参考答案(2) 加1 减1和比较指令NEG指令Example比较指令程序段(3) 乘法指令(4) 除法指令例：二进制四则混合算术运算程序段PROGRAM2. BCD数运算指令(1)组合BCD数十进制调整原理BCD数十进制调整规则(2)组合BCD数十进制调整指令例：计算BCD3 BCD1+BCD2程序段组合BCD数(3)分离BCD数调整指令3. 逻辑运算和移位指令(2) 移位指令 (3) 循环移位指令移位指令的应用例1：编程实现将AL中的数乘以10(求10x) 程序段 9.2 转移指令无条件转移指令示例循环控制指令 子程序调用和返回指令(2) 返回指令过程(子程序)的基本结构堆栈操作及RET n 指令使用举例 FFIT 子程序段堆栈操作及RET n 指令使用举例9.3 指令的机器码格式指令前缀及段超越前缀的编码2. 指令的机器码格式8086/8088指令编码的一般格式(1) 操作码字节(2) 寻址方式字节例1: 将指令“MOV ［BX+DI-6］，CL”写成机器码格式。例2: 将指令“ADD AX，BX”写成机器码格式。作业（九）