第四章指令系統(tǒng)

1、第四章第四章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 第4章 指令系統(tǒng) 立即數(shù) - 內(nèi)存操作數(shù) MOV EAX, 20 ; 立即數(shù) - 通用寄存器 MOV EDI,ESI； 通用寄存器-通用寄存器 MOV EDI,EBX+4; 內(nèi)存操作數(shù) - 通用 寄存器 MOV EAX+4,EBX; 通用寄存器 - 內(nèi)存 操作數(shù) 2MOVZX指令 (Move with Zero-Extend) 格式：MOVZX DST，SRC 功能：將SRC傳送給DST 高位不足的部分用0填充 SRC不能是立即數(shù) 3MOVSX指令(Move with Sign-Extension) 格式：MOVSX DST，SRC 功能：將SRC傳送給DST,

2、高位不足的部分 用SRC的符號(hào)位（最高位）填充。 SRC不能是立即數(shù)。 數(shù)據(jù)交換指令 XCHG指令(Exchange) 格式：XCHG OPRD1，OPRD2 功能：將OPRD1和OPRD2中的內(nèi)容相互交換 兩個(gè)操作數(shù)中有一個(gè)是通用寄存器，另一個(gè)可以是寄 存器或內(nèi)存操作數(shù)； 兩個(gè)操作數(shù)中不能有立即數(shù)，也不能同時(shí)為內(nèi)存操作 數(shù)。 舉例： MOV AX, 0382H ; AH=03H, AL=82H XCHG AH, AL ; 交換后, AH=82H, AL=03H MOV EAX, 3 ; EAX=00000003H MOV dVar, 0 ; dVar=00000000H XCHG dVar,

3、 EAX ; 交換后, EAX=00000000H,dVar=00000003H 取地址指令 LEA指令(Load Effective Address) 格式：LEA DST，SRC 功能：把SRC的有效地址傳送給DST SRC必須是一個(gè)內(nèi)存操作數(shù)； DST必須是一個(gè)寄存器 舉例將dVar的有效地址0040400AH送給EAX。 LEA EAX, DVAR 算術(shù)運(yùn)算 1 加法指令 2 減法指令 3 符號(hào)位擴(kuò)展指令 4 乘法指令 5 除法指令 1 加法指令 1. ADD指令 格式：ADD DST，SRC 功能：（DST）（SRC） DST 限制： SRC可以是立即數(shù)、內(nèi)存操作數(shù)或寄存器。 DST

4、可以是內(nèi)存操作數(shù)或寄存器，不能是立即數(shù)。 DST和SRC不能夠同時(shí)采用內(nèi)存操作數(shù)。 ADD指令通過標(biāo)志位來檢查是否有溢出 CF=1：兩個(gè)無符號(hào)數(shù)相加，最高位有進(jìn) 位，結(jié)果產(chǎn)生溢出 OF=1：兩個(gè)正數(shù)相加，結(jié)果卻得到一個(gè)負(fù)數(shù)；或者兩個(gè)負(fù) 數(shù)相加，結(jié)果卻得到一個(gè)正數(shù)。 加法指令（續(xù)） 2.INC指令(Increment) 格式：INC DST 功能：DST DST + 1 INC指令可用于對(duì)計(jì)數(shù)器和地址指針進(jìn)行加1的操作 減法指令 1. SUB指令 格式：SUB DST，SRC 功能：DST DSTSRC SUB通過標(biāo)志位來檢查是否有溢出 CF=1:表示無符號(hào)數(shù)減法發(fā)生溢出,被減數(shù)小于減 數(shù)。 O

5、F=1:正數(shù)減去負(fù)數(shù)，結(jié)果卻得到負(fù)數(shù)；或者負(fù)數(shù) 減去正數(shù)，結(jié)果卻得到正數(shù)。 減法指令（續(xù)） 2DEC指令(Decrement) 格式：DEC DST 功能：DST DST1 DEC指令可用于對(duì)計(jì)數(shù)器和地址指針進(jìn) 行減1的操作 減法指令（續(xù)） 4NEG指令(negation) 格式：NEG DST 功能：DST 0DST 將操作數(shù)按位求反后加1 減法指令（續(xù)） CMP指令 (Compare) 格式：CMP SRC1，SRC2 功能：比較兩個(gè)操作數(shù)的大小，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位 CF，OF，SF，ZF，AF，PF等 CMP指令中，SRC1不能是立即數(shù) CMP指令后面，常常跟著條件跳轉(zhuǎn)指令 符號(hào)位擴(kuò)展指令

6、 1CBW指令(Conbert Byte to Word) 格式：CBW 功能：將AL中的符號(hào)位擴(kuò)展至AH AL中符號(hào)位為1時(shí)，AH為0FFH； AL中符號(hào)位為0時(shí)，AH為00H。 符號(hào)位擴(kuò)展指令（續(xù)） 2CWDE指令(Convert Word to DoubleWord) 格式：CWDE 功能：將16位有符號(hào)數(shù)AX擴(kuò)展為32位有符號(hào)數(shù)EAX AX中符號(hào)位為1時(shí)，EAX的高16位為0FFFFH； AX中符號(hào)位為0時(shí)，EAX的高16位為0000H。 乘法指令 1MUL指令 (Multiply) 格式：MUL SRC 功能：進(jìn)行無符號(hào)數(shù)的乘法操作 SRC為8位時(shí)：AXALSRC。 SRC為16位時(shí)

7、：DX:AXAXSRC。DX存放結(jié)果的高16位。 SRC為32位時(shí)：EDX:EAXEAXSRC。EDX存放結(jié)果的高32 位。 乘法指令（續(xù)） 2IMUL指令(Integer Multiply) 格式1：IMUL SRC 格式2：IMUL DST, SRC 格式3：IMUL DST, SRC1, SRC2 功能：進(jìn)行有符號(hào)數(shù)的乘法操作 乘法指令（續(xù)） 格式1：IMUL SRC SRC作為一個(gè)乘數(shù)，另一個(gè)乘數(shù)在AL/AX/EAX中 SRC為8位時(shí)：AXALSRC。 SRC為16位時(shí)：DX:AXAXSRC。DX存放結(jié)果的高16位。 SRC為32位時(shí)：EDX:EAXEAXSRC。EDX存放結(jié)果的高32

8、位。 格式2：IMUL DST, SRC SRC可以是8位/16位/32位的寄存器/內(nèi)存操作數(shù)/立即數(shù)； DST是16位/32位的寄存器； 操作結(jié)果為：DSTDSTSRC。 格式3：IMUL DST, SRC1, SRC2 SRC1可以是16位/32位的寄存器/內(nèi)存操作數(shù)； SRC2是8位/16位/32位的立即數(shù)； 操作結(jié)果為：DSTSRC1SRC2 。 除法指令 1DIV指令 格式：DIV SRC 功能：進(jìn)行無符號(hào)數(shù)的除法操作 SRC作為一個(gè)除數(shù)，不能為立即數(shù) 被除數(shù)在AX，DX:AX，EDX:EAX中 除法操作的位數(shù)取決于SRC的位數(shù) SRC為8位時(shí)：AXSRCAL余AH SRC為16位時(shí)

9、：DX:AXSRCAX余AX SRC為32位時(shí)：EDX:EAXSRCEAX余EDX 除法指令（續(xù)） 2IDIV指令 格式：IDIV SRC 功能：進(jìn)行有符號(hào)數(shù)的除法操作 用法和DIV指令相同 位運(yùn)算指令 對(duì)操作數(shù)中的每一個(gè)二進(jìn)制位逐個(gè)操作 1 邏輯運(yùn)算指令 2 位操作指令 3 移位指令 邏輯運(yùn)算指令 邏輯運(yùn)算指令包括NOT、AND、OR、XOR、TEST五條 指令。 按位進(jìn)行操作 各位之間運(yùn)算結(jié)果互相獨(dú)立 1AND指令 格式：AND DST，SRC 功能：DST DST 0FH = 00001111B 將寄存器的 內(nèi)容清零 舉例： G=47H=01000111B，和 00100000B相“異或

10、”后，結(jié)果為 01100111B=67H=g。 01000111B = 47H 00100000B = 20H 01100111B = 67H XOR AX, AX 假設(shè)AX=0100 0111 0110 1011B 0100 0111 0110 1011 0100 0111 0110 1011 0000 0000 0000 0000 4TEST指令 格式：TEST SRC1，SRC2 功能：兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行邏輯“與”操作， 設(shè)置ZF，SF，PF標(biāo)志位。OF，CF設(shè)置為0。 常用于測(cè)試某一位或幾位是否為1。 舉例： 測(cè)試AL的第4位是否為1 TEST AL, 10H 結(jié)果： 若AL的第4位（D4

11、）為0，則ZF=1； 若第4位（D4）為1，則ZF=0。 5NOT指令 格式：NOT DST 功能：DST NOT DST 用于將一個(gè)數(shù)的全部位求反 舉例： 若BL=55H，執(zhí)行指令：NOT BL后，BL=0AAH， 即： 01010101B = 55H 10101010B = 0AAH 注意NOT和NEG的區(qū)別 3 移位指令 包括算術(shù)移位指令、邏輯移位指令和循環(huán)移位指令 進(jìn)行左移和右移操作 統(tǒng)一格式：指令助記符 DST，SRC 1算術(shù)左移和邏輯左移指令SAL（SHL） 格式：SAL DST，SRC 格式：SHL DST，SRC 功能：將DST向左移動(dòng)SRC指定的次數(shù) 最低位補(bǔ)入相應(yīng)的0 CF

12、的內(nèi)容為DST最后移出位的值 舉例： 設(shè)AL=73H，則執(zhí)行指 令：SHL AL, 1后， AL=0E6H，CF=0 如圖： 2邏輯右移指令SHR 格式：SHR DST，SRC 功能：將DST向右移動(dòng)SRC指定的次數(shù) 最高位補(bǔ)入相應(yīng)的0 CF的內(nèi)容為DST最后移出位的值 舉例： AL=73H，則執(zhí)行指令：SHR AL, 1 后，AL=039H，CF=1 如圖： 3算術(shù)右移指令SAR 格式：SAR DST，SRC 功能：將DST向右移動(dòng)SRC指定的次數(shù) 最高位保持不變 CF的內(nèi)容為DST最后移出位的值 舉例： 設(shè)AL=83H，則執(zhí)行指令：SAR AL, 1后， AL=0C1H，CF=1 如圖：

13、4循環(huán)左移指令ROL 格式：ROL DST，SRC 功能：將DST向左移動(dòng)SRC指定的次數(shù) 移出的最高位復(fù)制到CF和最低位中 舉例： 設(shè)AL=0F3H，則執(zhí)行指令ROL AL, 1后，AL=0E7H， CF=1。 如圖： 5循環(huán)右移指令ROR 格式：ROR DST，SRC 功能：將DST向右移動(dòng)SRC指定的次數(shù) 移出的最低位復(fù)制到CF和最高位中 舉例： 設(shè)AL=0F3H，則執(zhí)行指令：ROR AL, 1后， AL=0F9H，CF=1 如圖： 6帶進(jìn)位循環(huán)左移指令RCL 格式：RCL DST，SRC 功能：將DST向左移動(dòng)SRC指定的次數(shù) CF復(fù)制到最低位 移出的最高位復(fù)制到CF中 舉例： 設(shè)AL

14、=0F3H，CF=0，則執(zhí)行指令：RCL AL,1 后，AL=0E7H，CF=1 如圖： 7帶進(jìn)位循環(huán)右移指令RCR 格式：RCR DST，SRC 功能：將DST向右移動(dòng)SRC指定的次數(shù) CF復(fù)制到最高位后 移出的最低位復(fù)制到CF中 舉例： 設(shè)AL=0F3H，CF=0，執(zhí)行指令：RCR AL，1 后，AL=079H，CF=1 如圖： 10CLC指令 格式：CLC 功能：將EFLAGS中的CF標(biāo)志位清零 11STC指令 格式：STC 功能：將EFLAGS中的CF標(biāo)志位置1 匯編程序?qū)嵗容^日期 Year_1WORD 2003 Month_1WORD 8 Day_1WORD 28 Year_2WO

15、RD 2000 Month_2WORD 10 Day_2WORD 20 ResultWORD ? MOV AX, Year_1 CMP AX, Year_2 JL date1_less JG date1_greater MOV BX, Month_1 CMP BX, Month_2 JL date1_less JG date1_greater MOV CX, Day_1 CMP CX, Day_2 JL date1_less JG date1_greater MOV Result, 0 ; 日期1等于日期2 JMP finish date1_less: MOV Result, -1 ; 日期1

16、早于日期2 JMP finish date1_greater: MOV Result, 1 ; 日期1晚于日期2 JMP finish finish: 匯編程序?qū)嵗齠actorial數(shù)列 .code start: mov ecx, N;循環(huán)初值 mov eax, 1;fact初值 e10: imul eax, ecx ;fact=fact*ECX loop e10 ;循環(huán)N次 mov Fact, eax;保存結(jié)果 invoke printf, offset szFmt, N, Fact;打印結(jié)果 ret end start 匯編程序?qū)嵗齼蓚€(gè)數(shù)交換 push A push B pop A pop

17、 B mov bl,A mov bh,B xor bl,bh xor bh,bl xor bl,bh mov X,bl MovAL,A XCHG AL, B Mov A,AL 復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) CISC （Complex Instruction Set Computer） 靠增強(qiáng)指令的功能，增加指令系統(tǒng)的復(fù)雜程度來提高計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的性能。 特點(diǎn)： (1)指令系統(tǒng)復(fù)雜龐大，指令數(shù)目一般達(dá)200300條。 (2)指令格式多，指令字長(zhǎng)不固定，使用多種尋址方式。 (3) 可訪存指令不受限制。 (4) 大多數(shù)采用微程序控制器。 CISC中，通過增強(qiáng)指令系統(tǒng)的功能，簡(jiǎn)化了軟件，增加了硬

18、 件的復(fù)雜程度。然而指令復(fù)雜了，指令的執(zhí)行時(shí)間必然加長(zhǎng)， 從而使整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間反而增加 20%和80%規(guī)律：CISC中大約有20%的指令使用頻率高，占據(jù) 了80%的處理機(jī)時(shí)間，而有80%的不常用指令只占用處理機(jī)的 20%時(shí)間。 4.5.3 4.5.3 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)精簡(jiǎn)指令系統(tǒng) 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC（Reduced Instruction Set Computer）靠 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)，簡(jiǎn)化指令功能及優(yōu)化的編譯程序來提高計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的性能。 特點(diǎn)： 選取使用頻率最高的一些簡(jiǎn)單指令，指令條數(shù)少； 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少； 只有取數(shù)存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄 存器之間進(jìn)行。

19、RISC采用流水線技術(shù)；簡(jiǎn)單而統(tǒng)一格式的指令譯碼；大部分指 令可以單周期執(zhí)行；簡(jiǎn)單的尋址方式 。 & 本章小結(jié) 一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。 指令系統(tǒng)是表征一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的重要因素。 指令格式是指令字用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式，通常由操作 碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段表征指令的操作特性與 功能，而地址碼字段指示操作數(shù)的地址。 目前多采用二地址、單地址、零地址混合方式的指令格式。指 令字長(zhǎng)度分為：?jiǎn)巫珠L(zhǎng)、半字長(zhǎng)、雙字長(zhǎng)三種形式。高檔微型 機(jī)中目前多采用32位長(zhǎng)度的單字長(zhǎng)形式。 形成指令地址的方式，稱為指令尋址方式。有順序?qū)ぶ泛吞S 尋址兩種，由指令計(jì)數(shù)器PC來跟蹤。 & 本章小結(jié) 形成操作數(shù)地址的方式，稱為數(shù)據(jù)尋址方式。包括隱含尋址、 立即尋