1、第第2 2章章第第2章：微處理器指令系統(tǒng)章：微處理器指令系統(tǒng)-教學重點教學重點8088/8086的內部結構的內部結構BIUEU8088/8086的寄存器結構的寄存器結構通用寄存器通用寄存器段寄存器段寄存器標志寄存器標志寄存器指令指針寄存器指令指針寄存器CUP引腳、工作模式、時序引腳、工作模式、時序第第2章：章：2.18086微處理器微處理器從應用角度（不是從內部工作原理）展開從應用角度（不是從內部工作原理）展開典型典型8位微處理器的基本結構位微處理器的基本結構8088/8086的功能結構的功能結構8088/8086的寄存器結構的寄存器結構為學習指令系統(tǒng)打好基礎為學習指令系統(tǒng)打好基礎例如：例如：

2、關心用戶關心用戶“可編程可編程”寄存器，寄存器，不關心無法操縱的不關心無法操縱的“透明透明”寄存器寄存器2.1.18086微處理器內部結構微處理器內部結構內部暫存器內部暫存器IPESSSDSCS輸入輸入/輸出輸出控制電路控制電路外部總線外部總線執(zhí)行部分執(zhí)行部分控制電路控制電路123456ALU標志寄存器標志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器通用寄存器地址加法器地址加法器指令隊列緩沖器指令隊列緩沖器執(zhí)行部件（執(zhí)行部件（EU)總線接口部件（總線接口部件（BIU)16位位20位位16位位8位位2.1.18086微處理器內部結構微處理器內部結構1.執(zhí)行部件（執(zhí)行部件（EU

3、）負責指令的執(zhí)行負責指令的執(zhí)行2.總線接口部件（總線接口部件（BIU）負責完成負責完成CPU與存儲器或與存儲器或I/O端口之間的數據傳端口之間的數據傳送送3.BIU和和EU的協(xié)調原則的協(xié)調原則流水線技術流水線技術第第2章章:2.1.28088/8086的功能結構的功能結構8086的內部結構從功能上分成兩個單元的內部結構從功能上分成兩個單元1.總線接口單元總線接口單元BIU管理管理8086與系統(tǒng)總線的接口與系統(tǒng)總線的接口負責負責CPU對存儲器和外設進行訪問對存儲器和外設進行訪問2.執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU負責指令的譯碼、執(zhí)行和數據的運算負責指令的譯碼、執(zhí)行和數據的運算兩個單元相互獨立，分別完成各自操

4、作，兩個單元相互獨立，分別完成各自操作，還可以并行執(zhí)行，實現指令預?。ㄟ€可以并行執(zhí)行，實現指令預?。ㄖ噶钭x取指令讀取和執(zhí)行的流水線操作和執(zhí)行的流水線操作）2.1.18086微處理器內部結構微處理器內部結構指令的執(zhí)行指令的執(zhí)行內部數據總線內部數據總線控制總線控制總線數據總線數據總線地址總線地址總線暫存器暫存器累加器累加器ALU標志寄存器標志寄存器指指令令寄寄存存指指令令譯譯碼碼時序時序和和控制控制邏輯邏輯通用通用寄存器組寄存器組地址地址寄存器組寄存器組地址地址總線總線控制控制數據數據總線總線控制控制第第2章章:2.1.18086微處理器內部結構微處理器內部結構1.算術邏輯單元（運算器）算術邏輯單

5、元（運算器）2.寄存器組寄存器組3.指令處理單元（控制器）指令處理單元（控制器）第第2章：章：2.1.28086的寄存器結構的寄存器結構8086的寄存器組有的寄存器組有8個通用寄存器個通用寄存器4個段寄存器個段寄存器1個標志寄存器個標志寄存器1個指令指針寄存器個指令指針寄存器它們均為它們均為1616位位! !圖示圖示匯編語言程序員看到的處理器，就是寄存器匯編語言程序員看到的處理器，就是寄存器所以，一定要熟悉這些寄存器的名稱和作用所以，一定要熟悉這些寄存器的名稱和作用第第2章：章：2.1.21.通用寄存器通用寄存器8088有有8個通用的個通用的16位寄存器位寄存器（1）數據寄存器）數據寄存器:A

6、XBXCXDX（2）變址寄存器）變址寄存器:SIDI（3）指針寄存器）指針寄存器:BPSP4個數據寄存器還可以分成高個數據寄存器還可以分成高8位和低位和低8位兩位兩個獨立的寄存器，這樣又形成個獨立的寄存器，這樣又形成8個通用的個通用的8位寄存器位寄存器AX：AHALBX：BHBLCX：CHCLDX：DHDL第第2章：章：2.1.21.（1）數據寄存器）數據寄存器AX稱為累加器（稱為累加器（Accumulator）使用頻度最高。用于算術、邏輯運算以及與外設傳送信使用頻度最高。用于算術、邏輯運算以及與外設傳送信息等息等BX稱為基址寄存器（稱為基址寄存器（BaseaddressRegister）常用

7、做存放存儲器地址常用做存放存儲器地址CX稱為計數器（稱為計數器（Counter）作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計數器作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計數器DX稱為數據寄存器（稱為數據寄存器（Dataregister）常用來存放雙字長數據的高常用來存放雙字長數據的高16位，或存放外設端口地址位，或存放外設端口地址第第2章：章：2.1.21.（1）數據寄存器）數據寄存器AX稱為稱為累加器累加器（Accumulator）使用頻度最高。用于算術、邏輯運算以及與外設傳送信使用頻度最高。用于算術、邏輯運算以及與外設傳送信息等息等BX稱為稱為基址寄存器基址寄存器（BaseaddressRegister）常用做

8、存放存儲器地址常用做存放存儲器地址CX稱為稱為計數器計數器（Counter）作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計數器作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計數器DX稱為稱為數據寄存器數據寄存器（Dataregister）常用來存放雙字長數據的高常用來存放雙字長數據的高16位，或存放外設端口地址位，或存放外設端口地址16位寄存器分為二個位寄存器分為二個8位寄存器位寄存器7654321076543210151413121110987654321016位寄存器分為二個位寄存器分為二個8位寄存器位寄存器765432107654321015141312111098765432100 10 0111000100000

9、寄存器寄存器寄存器中數據寄存器中數據所表示的值所表示的值AX010011100010000020000(4E20H)AH0100111078(4EH)AL0010000032(20H)字在寄存器中的存儲字在寄存器中的存儲765432107654321015141312111098765432100 10 0111000100000(4E20H)(4EH)(20H)出于對兼容性的考慮，出于對兼容性的考慮，8086可以對兩種尺寸的數據進行處理可以對兩種尺寸的數據進行處理字節(jié)（字節(jié)（Byte）：）：8位（位（bit）；）；字（字（Word）：）：16位（位（bit）；由兩個字節(jié)組成，亦可稱為這個字的

10、）；由兩個字節(jié)組成，亦可稱為這個字的高位字節(jié)和低位字節(jié)。高位字節(jié)和低位字節(jié)。第第2章：章：2.1.21.（2）變址寄存器）變址寄存器16位變址寄存器位變址寄存器SI和和DI常用于存儲器變址尋址方式時提供地址常用于存儲器變址尋址方式時提供地址SI是源地址寄存器（是源地址寄存器（SourceIndex）DI是目的地址寄存器（是目的地址寄存器（DestinationIndex）在串操作類指令中，在串操作類指令中，SI、DI還有較特殊的還有較特殊的用法用法現在不必完全理解，以后會詳細展開現在不必完全理解，以后會詳細展開字在寄存器中的存儲字在寄存器中的存儲765432107654321015141312

11、111098765432100 10 0111000100000(4E20H)(4EH)(20H)字節(jié)（字節(jié)（Byte）：）：8位（位（bit）；）；字（字（Word）：）：16位（位（bit）；由兩個字節(jié)組成，亦可稱為這個字的）；由兩個字節(jié)組成，亦可稱為這個字的高位字節(jié)和低位字節(jié)。高位字節(jié)和低位字節(jié)。幾條匯編指令幾條匯編指令通過匯編指令控制通過匯編指令控制CPU工作工作幾條匯編指令幾條匯編指令通過匯編指令控制通過匯編指令控制CPU工作工作幾條匯編指令幾條匯編指令通過匯編指令控制通過匯編指令控制CPU工作工作幾條匯編指令幾條匯編指令通過匯編指令控制通過匯編指令控制CPU工作工作第第2章：章：2

12、.1.21.（3）指針寄存器）指針寄存器指針寄存器用于尋址內存指針寄存器用于尋址內存堆棧堆棧內的數據內的數據SPSP為堆棧指針寄存器（為堆棧指針寄存器（StackPointer）, ,指示指示堆棧段棧頂的位置（偏移地址）堆棧段棧頂的位置（偏移地址）BPBP為基址指針寄存器（為基址指針寄存器（BasePointer），表示），表示數據在堆棧段中的基地址數據在堆棧段中的基地址SPSP和和BPBP寄存器與寄存器與SSSS段寄存器聯合使用以確段寄存器聯合使用以確定堆棧段中的存儲單元地址定堆棧段中的存儲單元地址堆棧堆棧（Stack）是主存中一個特殊的）是主存中一個特殊的區(qū)域，采用區(qū)域，采用“先進后出先進

13、后出”或或“后進先出后進先出”存取操作方式、而不是隨機存取方式。存取操作方式、而不是隨機存取方式。用用8088/8086形成的微機系統(tǒng)中，堆形成的微機系統(tǒng)中，堆棧區(qū)域被稱為堆棧段棧區(qū)域被稱為堆棧段第第2章：章：2.1.21.（3）指令指針寄存器）指令指針寄存器IP（InstructionPointer）為指令指針寄存）為指令指針寄存器，指示主存儲器指令的位置器，指示主存儲器指令的位置隨著指令的執(zhí)行，隨著指令的執(zhí)行，IP將自動修改以指示下將自動修改以指示下一條指令所在的存儲器位置一條指令所在的存儲器位置IP寄存器是一個寄存器是一個專用專用寄存器寄存器IPIP寄存器與寄存器與CSCS段寄存器聯合使

14、用以確定下段寄存器聯合使用以確定下一條指令的存儲單元地址一條指令的存儲單元地址第第2章：章：3.標志寄存器標志寄存器標志標志（Flag）用于反映指令執(zhí)行結果）用于反映指令執(zhí)行結果或控制指令執(zhí)行形式或控制指令執(zhí)行形式8088處理器的各種標志形成了一個處理器的各種標志形成了一個16位的標志寄存器位的標志寄存器FLAGS（程序狀態(tài)字（程序狀態(tài)字PSW寄存器）寄存器）程序設計需要利用標志的狀態(tài)程序設計需要利用標志的狀態(tài)第第2章：標志寄存器章：標志寄存器-分類分類狀態(tài)標志狀態(tài)標志用來記錄程序運行結果的狀態(tài)用來記錄程序運行結果的狀態(tài)信息，許多指令的執(zhí)行都將相應地設置它信息，許多指令的執(zhí)行都將相應地設置它C

15、FZFSFPFOFAF控制標志控制標志可由程序根據需要用指令設置，可由程序根據需要用指令設置，用于控制處理器執(zhí)行指令的方式用于控制處理器執(zhí)行指令的方式DFIFTFOF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0第第2章：標志寄存器符號表示章：標志寄存器符號表示標志名標志名標志為標志為1標志為標志為0OF溢出溢出OV(是是)NV(否否)DF方向方向DN(減量減量)UP(增量增量)IF中斷中斷EI(允許允許)DI(關閉關閉)SF符號符號NG(為負為負)PL(為正為正)ZF零零ZR(是是)NZ(否否)AF輔助進位輔助進位AC(是是)NA(否否)PF奇偶奇偶PE(偶偶)PO(奇

16、奇)CF進位進位CY(是是)NC(否否)第第2章：進位標志章：進位標志CF（CarryFlag）當運算結果的最高有效位有進位（加法）或借當運算結果的最高有效位有進位（加法）或借位（減法）時，進位標志置位（減法）時，進位標志置1，即，即CF1；否則否則CF03AH+7CHB6H，沒有進位：，沒有進位：CF=0AAH+7CH（1）26H，有進位：，有進位：CF=1第第2章：進位標志章：進位標志CF（CarryFlag）第第2章：進位標志章：進位標志CF（CarryFlag）第第2章：零標志章：零標志ZF（ZeroFlag）若運算結果為若運算結果為0，則，則ZF1；否則否則ZF03AH7CHB6H，

17、結果不是零：，結果不是零：ZF084H7CH（1）00H，結果是零：，結果是零：ZF1注意：注意：ZF為為1表示的結果是表示的結果是0第第2章：零標志章：零標志ZF（ZeroFlag）第第2章：零標志章：零標志ZF（ZeroFlag）第第2章：零標志章：零標志ZF（ZeroFlag）第第2章：符號標志章：符號標志SF（SignFlag）運算結果最高位為運算結果最高位為1，則，則SF1；否則否則SF03AH7CHB6H，最高位，最高位D71：SF184H7CH（1）00H，最高位，最高位D70：SF0有符號數據用最高有效位表示數據的符號有符號數據用最高有效位表示數據的符號所以，最高有效位就是符號

18、標志的狀態(tài)所以，最高有效位就是符號標志的狀態(tài)第第2章：符號標志章：符號標志SF（SignFlag）第第2章：符號標志章：符號標志SF（SignFlag）第第2章：奇偶標志章：奇偶標志PF（ParityFlag）當運算結果最低字節(jié)中當運算結果最低字節(jié)中“1”的個數為的個數為零或偶數時，零或偶數時，PF1；否則；否則PF03AH7CHB6H10110110B結果中有結果中有5個個“1”，是奇數：，是奇數：PF0PF標志僅反映最低標志僅反映最低8位中位中“1”的個數是的個數是偶或奇，即使是進行偶或奇，即使是進行16位字操作位字操作第第2章：奇偶標志章：奇偶標志PF（ParityFlag）第第2章：溢

19、出標志章：溢出標志OF（OverflowFlag）若算術運算的結果有溢出，則若算術運算的結果有溢出，則OF1；否則否則OF03AH+7CHB6H，產生溢出：，產生溢出：OF1AAH+7CH（1）26H，沒有溢出：，沒有溢出：OF0第第2章：什么是溢出章：什么是溢出處理器內部以補碼表示有符號數處理器內部以補碼表示有符號數8位表達的整數范圍是：位表達的整數范圍是：12712816位表達的范圍是：位表達的范圍是：3276732768如果運算結果超出這個范圍，就產生了溢出如果運算結果超出這個范圍，就產生了溢出有溢出，說明有符號數的運算結果不正確有溢出，說明有符號數的運算結果不正確3AH7CHB6H，就

20、是，就是58124182，已經超出已經超出128127范圍，產生溢出，故范圍，產生溢出，故OF1；補碼補碼B6H表達真值是表達真值是74，顯然運算結果也不正確，顯然運算結果也不正確B6H10110110B，最高位為，最高位為1，作為有符號數是負數作為有符號數是負數對對B6H求反加求反加1等于：等于：01001001B101001010B4AH74所以，所以，B6H表達有符號數的真值為表達有符號數的真值為74第第2章：溢出和進位的區(qū)別章：溢出和進位的區(qū)別溢出標志溢出標志OF和進位標志和進位標志CF是兩個意義是兩個意義不同的標志不同的標志進位標志表示無符號數運算結果是否進位標志表示無符號數運算結果

21、是否超出范圍，運算結果仍然正確超出范圍，運算結果仍然正確溢出標志表示有符號數運算結果是否溢出標志表示有符號數運算結果是否超出范圍，運算結果已經不正確超出范圍，運算結果已經不正確第第2章：溢出和進位的對比章：溢出和進位的對比例例1：3AH7CHB6H無符號數運算：無符號數運算： 58124182范圍內，無進位范圍內，無進位有符號數運算：有符號數運算： 58124182范圍外，有溢出范圍外，有溢出例例2：AAH7CH（1）26H無符號數運算：無符號數運算： 170124294范圍外，有進位范圍外，有進位有符號數運算：有符號數運算： 8612428范圍內，無溢出范圍內，無溢出第第2章：溢出和進位的應

22、用場合章：溢出和進位的應用場合處理器對兩個操作數進行運算時，按照無處理器對兩個操作數進行運算時，按照無符號數求得結果，并相應設置進位標志符號數求得結果，并相應設置進位標志CF；同時，根據是否超出有符號數的范圍設置同時，根據是否超出有符號數的范圍設置溢出標志溢出標志OF應該利用哪個標志，則由程序員來決定。應該利用哪個標志，則由程序員來決定。也就是說，如果將參加運算的操作數認為也就是說，如果將參加運算的操作數認為是無符號數，就應該關心進位；認為是有是無符號數，就應該關心進位；認為是有符號數，則要注意是否溢出符號數，則要注意是否溢出第第2章：溢出的判斷章：溢出的判斷判斷運算結果是否溢出有一個簡單的規(guī)

23、則：判斷運算結果是否溢出有一個簡單的規(guī)則：只有當兩個相同符號數相加（包括不同符號數相只有當兩個相同符號數相加（包括不同符號數相減），而運算結果的符號與原數據符號相反時，減），而運算結果的符號與原數據符號相反時，產生溢出；因為，此時的運算結果顯然不正確產生溢出；因為，此時的運算結果顯然不正確其他情況下，則不會產生溢出其他情況下，則不會產生溢出例例1：3AH7CHB6H溢出溢出例例2：AAH7CH無溢出無溢出例例3：3AH7CH無溢出無溢出例例4：AAH7CH2DH溢出溢出第第2章：溢出的判斷章：溢出的判斷第第2章：溢出的判斷章：溢出的判斷第第2章：溢出的判斷章：溢出的判斷第第2章：溢出的判斷章：

24、溢出的判斷第第2章：輔助進位標志章：輔助進位標志AF（AuxiliaryCarryFlag）3AH7CHB6H，D3有進位：有進位：AF1運算時運算時D D3 3位（低半字節(jié)）有進位或位（低半字節(jié)）有進位或借位時，借位時，AFAF1 1；否則；否則AFAF0 0這個標志主要由處理器內部使用，這個標志主要由處理器內部使用，用于十進制算術運算調整指令中，用于十進制算術運算調整指令中，用戶一般不必關心用戶一般不必關心第第2章：方向標志章：方向標志DF（DirectionFlag）用于串操作指令中，控制地址的變化方向：用于串操作指令中，控制地址的變化方向：設置設置DF0，存儲器地址自動增加；，存儲器地

25、址自動增加；設置設置DF1，存儲器地址自動減少，存儲器地址自動減少CLDCLD指令復位方向標志：指令復位方向標志：DFDF0 0STDSTD指令置位方向標志：指令置位方向標志：DFDF1 1第第2章：中斷允許標志章：中斷允許標志IF（Interrupt-enableFlag）控制可屏蔽中斷是否可以被處理器響應：控制可屏蔽中斷是否可以被處理器響應：設置設置IF1，則允許中斷；，則允許中斷；設置設置IF0，則禁止中斷，則禁止中斷CLICLI指令復位中斷標志：指令復位中斷標志：IFIF0 0STISTI指令置位中斷標志：指令置位中斷標志：IFIF1 1第第2章：陷阱標志章：陷阱標志TF（TrapFl

26、ag）用于控制處理器進入單步操作方式：用于控制處理器進入單步操作方式：設置設置TF0，處理器正常工作；，處理器正常工作；設置設置TF1，處理器，處理器單步執(zhí)行指令單步執(zhí)行指令單步執(zhí)行指令單步執(zhí)行指令處理器在處理器在每條指令執(zhí)行結每條指令執(zhí)行結束束時，便產生一個編號為時，便產生一個編號為1 1的內部中斷的內部中斷這種內部中斷稱為這種內部中斷稱為單步中斷單步中斷所以所以TFTF也稱為也稱為單步標志單步標志n利用單步中斷可對程序進行逐條指令的調試利用單步中斷可對程序進行逐條指令的調試n這種逐條指令調試程序的方法就是這種逐條指令調試程序的方法就是單步調試單步調試第第2章：章：3.段寄存器段寄存器808

27、8有有4個個16位段寄存器位段寄存器CS（代碼段）指明（代碼段）指明代碼段代碼段的起始地址的起始地址SS（堆棧段）指明（堆棧段）指明堆棧段堆棧段的起始地址的起始地址DS（數據段）指明（數據段）指明數據段數據段的起始地址的起始地址ES（附加段）指明（附加段）指明附加段附加段的起始地址的起始地址每個段寄存器用來確定一個邏輯段的起每個段寄存器用來確定一個邏輯段的起始地址，每種邏輯段均有各自的用途始地址，每種邏輯段均有各自的用途第第2章：代碼段寄存器章：代碼段寄存器CS（CodeSegment）代碼段用來存放程序的指令序列代碼段用來存放程序的指令序列代碼段寄存器代碼段寄存器CS存放代碼段的段地址存放代

28、碼段的段地址指令指針寄存器指令指針寄存器IP指示下條指令的偏移地址指示下條指令的偏移地址處理器利用處理器利用CS:IP取得下一條要執(zhí)行的指令取得下一條要執(zhí)行的指令第第2章：堆棧段寄存器章：堆棧段寄存器SS（StackSegment）堆棧段確定堆棧所在的主存區(qū)域堆棧段確定堆棧所在的主存區(qū)域堆棧段寄存器堆棧段寄存器SS存放堆棧段的段地址存放堆棧段的段地址堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器SP指示堆棧棧頂的偏移地址指示堆棧棧頂的偏移地址處理器利用處理器利用SS:SP操作堆棧頂的數據操作堆棧頂的數據第第2章：數據段寄存器章：數據段寄存器DS（DataSegment）數據段存放運行程序所用的數據數據段存放運行程序所用的數據數據段寄存器數據段寄存器DS存放數據段的段地址存放數據段的段地址各種主存尋址方式（有效地址各種主存尋址方式（有效地址EA）得到存儲器）得到存儲器中操作數的偏移地址中操作數的偏移地址處理器利用處理器利用DS:EA存取數據段中的數據存取數據段中的數據第第2章：附加段寄存器章：附加段寄存器ES（ExtraSegment）附加段是附加的數據段，也保存數據：附加段是附加的數據段，也保存數據：附加段寄存器附加段寄存器ES存放附加段的段地址存放附加段的段地址各種主存尋址方式（有效地址各種主存尋址方式（有效地址EA）得到存儲器）得到存儲器中操作數的偏移地址中操作數的偏移地址處