編匯編語(yǔ)言課件第二章.ppt

1、第二章 微處理器的基礎(chǔ)知識(shí),2.4 Intel 80 x86系列CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),匯編語(yǔ)言建立在機(jī)器指令基礎(chǔ)之上，是一種描述硬件運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的語(yǔ)言。 每一種CPU都有自己的指令系統(tǒng)，因此在理解匯編語(yǔ)言基本概念前，必須先對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制作一個(gè)概要的理解。,本課程選用的CPU類(lèi)型,Intel 推出的80 x86系列處理器的性能和功能越來(lái)越強(qiáng)。 但是，從匯編語(yǔ)言程序角度看，8086建立的實(shí)模式和80386建立的保護(hù)模式模型到目前為止一直適用。 本門(mén)課程的主要內(nèi)容：以8086為例說(shuō)明實(shí)模式編程。,Intel80 x86系列微處理器性能對(duì)比,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),8086

2、和8088CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一致的，內(nèi)部處理的最長(zhǎng)二進(jìn)制編碼都是16位的。 但是8086針對(duì)的數(shù)據(jù)總線是16位，8088是8位，兩種CPU只是外部引腳有所區(qū)別。,執(zhí)行指令與讀取指令,讀取指令：從地址總線發(fā)出內(nèi)存地址，將內(nèi)存中的指令逐條讀取到CPU內(nèi)部。 執(zhí)行指令：對(duì)機(jī)器指令譯碼，按時(shí)序產(chǎn)生控制信號(hào)，從而完成指令規(guī)定的時(shí)序過(guò)程。 兩種操作都是CPU自動(dòng)進(jìn)行的。 程序能夠控制CPU什么時(shí)候取指令、執(zhí)行指令嗎？,執(zhí)行指令與讀取指令,讀取指令：一定使用總線 執(zhí)行指令：不一定每個(gè)節(jié)拍都使用總線 考慮流水線機(jī)制：執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)，如果不使用總線，則同時(shí)讀取下一條指令。,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),EU

3、（Execute Unit）：執(zhí)行部件 BIU（Bus Interface Unit）：總線接口部件。 有時(shí)它們?cè)跁r(shí)間上進(jìn)行交疊，形成了流水線工作方式，加快了CPU運(yùn)轉(zhuǎn)速度,8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu),1 2 3 4,內(nèi)部暫存器,IP,ES,SS,DS,CS,輸入/輸出控制電路,外部總線,執(zhí)行部分控制電路,ALU,標(biāo)志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令隊(duì)列,執(zhí)行部件 （EU),總線接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),EU中的核心部件： (1) 控制器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中控制所有功能部

4、件（包括控制器本身）協(xié)同工作，自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的功能部件。,控制器執(zhí)行指令的原理,1)通過(guò)對(duì)機(jī)器指令譯碼產(chǎn)生控制信號(hào) 2)按照指令規(guī)定的時(shí)序發(fā)出控制信號(hào) 3)產(chǎn)生一系列時(shí)序過(guò)程來(lái)完成指令功能,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),(2) 運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加工、處理數(shù)據(jù)的功能部件，其功能包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),BIU中的核心部件： （1）總線控制邏輯：CPU與總線接口的邏輯電路，CPU與控制、地址、數(shù)據(jù)總線交互都必須使用這一功能部件。,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),（2）指令隊(duì)列：這是一組CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)單元，它的功能是存放后續(xù)將要執(zhí)行的指令序列。

5、 由于EU和BIU兩大模塊的分工合作，CPU可以利用當(dāng)前指令的運(yùn)算周期啟動(dòng)BIU，將后續(xù)指令預(yù)先讀取到指令隊(duì)列中。,指令隊(duì)列,當(dāng)這些后續(xù)指令被執(zhí)行時(shí)，CPU就不需要再使用總線到外部的存儲(chǔ)單元去讀取它們。 因?yàn)閺闹噶铌?duì)列讀取指令比從外部存儲(chǔ)單元讀取指令的速度快得多，所以CPU的工作效率得到提高。 指令隊(duì)列對(duì)于指令是不可見(jiàn)的。,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),(3) 地址加法器：是CPU用于產(chǎn)生外部存儲(chǔ)單元物理地址的器件。 由于CPU外部的地址總線是20位的，而CPU內(nèi)部的寄存器最長(zhǎng)為16位，為了協(xié)調(diào)此差異，CPU把外部存儲(chǔ)單元的地址分為段基值和偏移量?jī)蓚€(gè)16位分量,地址加法器,物理地址：CP

6、U通過(guò)地址總線定位某個(gè)外部存儲(chǔ)單元時(shí)使用的地址，即真實(shí)的存儲(chǔ)單元地址，內(nèi)存物理地址具有20個(gè)bit。 邏輯地址：由于CPU內(nèi)部寄存器的長(zhǎng)度限制，在CPU內(nèi)部使用的存儲(chǔ)單元地址形式，包括段基值和偏移量?jī)刹糠?，二者都具?6個(gè)bit。 地址與內(nèi)存單元的對(duì)應(yīng)：無(wú)論是物理地址還是邏輯地址，一個(gè)地址對(duì)應(yīng)內(nèi)存中一個(gè)獨(dú)立的字節(jié)單元。,地址加法器,段基值：偏移量表示的地址稱(chēng)邏輯地址 段基值偏移量物理地址（位） 段基值、偏移量、物理地址都是無(wú)符號(hào)數(shù)（編碼）。,物理地址與邏輯地址,機(jī)器指令中的地址表示形式僅限于邏輯地址。 任意一個(gè)邏輯地址可以轉(zhuǎn)換為唯一物理地址（反之則不行），轉(zhuǎn)換過(guò)程是CPU的BIU單元自動(dòng)完成的

7、。,xxxx,xxxx,xxxx0,xxxx0,xxxx,+,xxxxx,16位偏移量,16位段基值,20位段基址,20位物理地址,地址加法器,發(fā)送至地址總線,HEX,8086/8088 CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu),寄存器：CPU內(nèi)部的少量存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都能存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且都有自己獨(dú)特的功能和相應(yīng)的名稱(chēng)（地址）。 8086/8088 中的寄存器：總共有14個(gè)物理寄存器，邏輯上的寄存器有22個(gè)。 下面就它們的功能分別來(lái)討論。,段寄存器,（a）段寄存器： 包括CS（Code Segment）、SS（Stack Segment）、DS（Data Segment）、ES（Extra Segment）四

8、個(gè)16位物理寄存器。 用于存放程序所要使用的4個(gè)存儲(chǔ)段的段基值，分別對(duì)應(yīng)于內(nèi)存中的四塊存儲(chǔ)區(qū)域，代碼段、堆棧段、數(shù)據(jù)段、附加段。,段寄存器,每個(gè)程序都可能會(huì)使用這樣四個(gè)段，其中代碼段是必須的，實(shí)用的程序通常至少包含代碼段、堆棧段、數(shù)據(jù)段。 段：內(nèi)存中一段連續(xù)的空間，在程序中具有特定的用途。 段基址=段基值*16 段在內(nèi)存中的起始地址。,段,代碼段：用于存放程序的機(jī)器指令序列； 堆棧段：用于存放程序使用堆棧指令所保存的數(shù)據(jù)；保存子程序調(diào)用指令提供的返回地址；保存中斷斷點(diǎn)； 堆棧段的訪問(wèn)一般遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則。,段,數(shù)據(jù)段：存放程序需要直接使用的數(shù)據(jù)，包括變量、數(shù)組、字符串等； 附加段：

9、內(nèi)容不確定，可以根據(jù)實(shí)際需要決定。通常用于存放串操作指令中的目的串。,地址指針寄存器,（b）地址指針寄存器： 包括BX、SI、DI、BP、SP、IP六個(gè)16位寄存器，用于存放邏輯地址的偏移量或者偏移量的一部分（分量） 其作用在尋址時(shí)類(lèi)似于游標(biāo)，通過(guò)相對(duì)于段基址的相對(duì)字節(jié)距離來(lái)定位具體的字節(jié)或字單元。,地址指針寄存器,使用邏輯地址定位內(nèi)存單元的示例：,物理地址,內(nèi)存單元（字節(jié)）,10000H,10001H,10002H,10003H,10004H,10005H,10006H,(DS)=1000H,邏輯地址,(BX)=0004H,地址指針寄存器,BX稱(chēng)為基址寄存器，可以用于存放偏移量或偏移量分量。

10、 通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元；,地址指針寄存器,SI稱(chēng)為源變址寄存器，用于存放偏移量或偏移量分量。 通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元。 在串操作指令中，SI用于指明源串偏移量，所以被稱(chēng)為源變址寄存器。,地址指針寄存器,DI稱(chēng)為目的變址寄存器，用于存放偏移量或偏移量分量。 通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元。 在串操作指令中，DI用于指明目的串偏移量，所以被稱(chēng)為目的變址寄存器。,地址指針寄存器,BP稱(chēng)為基址指針寄存器，用于存放偏移量，通常和SS段寄存器配合使用，用于定

11、位堆棧段中的內(nèi)存單元。 SP稱(chēng)為堆棧指針，用于存放偏移量，只能和SS段寄存器配合使用，且始終指向堆棧的棧頂，在堆棧指令中隱含的使用它來(lái)定位棧頂數(shù)據(jù)。,地址指針寄存器,IP稱(chēng)為指令指針，用于存放偏移量，只能和CS段寄存器配合使用，且始終指向代碼段中下一條將要讀取到CPU指令隊(duì)列的那條指令； 修改IP中內(nèi)容的操作是CPU在每讀取一條指令到指令隊(duì)列后自動(dòng)進(jìn)行的，使它指向要讀取的下一條指令。 轉(zhuǎn)移指令可以隱含的修改IP寄存器中的內(nèi)容。,數(shù)據(jù)寄存器,（c）數(shù)據(jù)寄存器： 包括AX、BX、CX、DX這樣4個(gè)16位的寄存器 在邏輯上一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器可以看成是3個(gè)寄存器 例如AX，可以把它作為一個(gè)16位的

12、數(shù)據(jù)寄存器來(lái)使用，也可以把高低8位分開(kāi)，高8位為AH，低8位為AL,數(shù)據(jù)寄存器,在使用上要注意邏輯上不同的寄存器可能在物理上是相互覆蓋的。 這里的寄存器BX在上面提到過(guò)，它既可以用作數(shù)據(jù)寄存器，也可以用作地址指針寄存器。,標(biāo)志寄存器,（d）標(biāo)志寄存器： 8086CPU提供一個(gè)16位的標(biāo)志寄存器FR，對(duì)這個(gè)寄存器的使用在指令中往往是隱含的。 值得注意的是，F(xiàn)R是按位操作的，每一個(gè)二進(jìn)制位都有各自特定的含義。,標(biāo)志寄存器,一般在匯編語(yǔ)言程序中的運(yùn)算指令或者標(biāo)志位控制指令會(huì)影響特定標(biāo)志位。 可以通過(guò)轉(zhuǎn)移指令來(lái)判斷標(biāo)志位的變化，實(shí)現(xiàn)程序中的分支結(jié)構(gòu)或者循環(huán)結(jié)構(gòu)。 標(biāo)志寄存器是實(shí)現(xiàn)程序中分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)必

13、須的硬件基礎(chǔ)。,狀態(tài)標(biāo)志位,以下的標(biāo)志位屬于狀態(tài)標(biāo)志位，是指令根據(jù)執(zhí)行情況為后續(xù)指令留下的一些可供參考的狀態(tài)信息。（CF, OF, PF, AF, SF, ZF） 功能上，它們是實(shí)現(xiàn)分支、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。 器件上，它們的改變依賴(lài)于運(yùn)算器（ALU）。,狀態(tài)標(biāo)志位有效的條件,狀態(tài)標(biāo)志位有效的前提條件： 1）當(dāng)前指令要影響標(biāo)志位 2）當(dāng)前指令對(duì)標(biāo)志位的影響是有意義的 3）程序設(shè)計(jì)者對(duì)操作數(shù)的解釋符合指令對(duì)該標(biāo)志位的有效定義,進(jìn)位標(biāo)志CF,有效性：在CPU進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，如果該指令要影響CF標(biāo)志，并且用戶(hù)把操作數(shù)看作無(wú)符號(hào)數(shù)（不完整編碼除外），那么該標(biāo)志位是有效標(biāo)志。 含義：它標(biāo)志著上次算術(shù)運(yùn)

14、算最高位（字的第15位、字節(jié)的第7位）是否產(chǎn)生進(jìn)位（加法指令）或者借位（減法指令）。 如果有進(jìn)位或借位產(chǎn)生，那么CF=1；如果沒(méi)有，那么CF=0。CF標(biāo)志位位于FR的第0位。,進(jìn)位標(biāo)志CF,例1觀察下面的加減法運(yùn)算，判斷CF標(biāo)志取值。（操作數(shù)理解為無(wú)符號(hào)數(shù)，CF標(biāo)志才有意義） 10110011 + 01010001 1 00000100 加法運(yùn)算后，最高位向更高一位產(chǎn)生了進(jìn)位，CF應(yīng)等于1。,進(jìn)位標(biāo)志CF,00110000 +00001101 000111101 加法運(yùn)算后，最高位沒(méi)有向更高一位產(chǎn)生進(jìn)位，CF應(yīng)該等于0。,進(jìn)位標(biāo)志CF,01010101 -00111110 000010111

15、減法運(yùn)算后，最后位沒(méi)有向更高一位產(chǎn)生借位，CF應(yīng)該等于0。,判斷CF標(biāo)志的經(jīng)典錯(cuò)誤方法,但是容易出現(xiàn)一種人為的對(duì)CF標(biāo)志的錯(cuò)誤判別方法，那就是用補(bǔ)碼加法來(lái)實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。 對(duì)上面的算式，這里嘗試使用補(bǔ)碼加法來(lái)實(shí)現(xiàn)它。,判斷CF標(biāo)志的經(jīng)典錯(cuò)誤方法,減數(shù)補(bǔ)碼：00111110 相反數(shù)補(bǔ)碼：11000010 如果使用這種方法來(lái)判斷CF標(biāo)志的取值會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果？,判斷CF標(biāo)志的經(jīng)典錯(cuò)誤方法,01010101 +11000010 100010111 運(yùn)算結(jié)果和上面的減法算式完全一致。 但是最高位向更高一位產(chǎn)生了進(jìn)位，按照CF的定義，CF卻應(yīng)該等于1，和減法算式判別的結(jié)果正好相反。,判斷CF標(biāo)志的經(jīng)典錯(cuò)

16、誤方法,為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，哪一種方法是正確的？ 因?yàn)樵谶@里使用了補(bǔ)碼邏輯來(lái)判斷無(wú)符號(hào)數(shù)的進(jìn)位和借位，而補(bǔ)碼本身是針對(duì)有符號(hào)數(shù)產(chǎn)生的一種編碼。 使用補(bǔ)碼來(lái)判斷無(wú)符號(hào)數(shù)的運(yùn)算過(guò)程本身就是不符合邏輯的。,判斷CF標(biāo)志的經(jīng)典錯(cuò)誤方法,在計(jì)算機(jī)硬件邏輯中，減法確實(shí)是使用補(bǔ)碼加法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是不能把這種實(shí)現(xiàn)方法和CF標(biāo)志位的生成邏輯（生成CF標(biāo)志值的邏輯電路結(jié)構(gòu)）混為一談。 在手工判斷CF標(biāo)志位的取值時(shí)，必須按照常規(guī)的二進(jìn)制數(shù)加減法運(yùn)算過(guò)程來(lái)進(jìn)行，不能使用補(bǔ)碼。,CF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,a. 如果需要進(jìn)行多字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)或補(bǔ)碼的算術(shù)運(yùn)算，那么CF標(biāo)志就是低位字節(jié)和高位字節(jié)間進(jìn)位和借位的橋梁。 8086/

17、8088CPU提供的指令，能夠直接處理的最長(zhǎng)編碼就是一個(gè)字（16位），如果超出這個(gè)范圍，就必須使用多字節(jié)來(lái)表示要計(jì)算的數(shù)據(jù)。 任何CPU芯片，無(wú)論它處理的數(shù)據(jù)范圍多么大，它總是一個(gè)有限的單位，如果超出這個(gè)單位，就必須使用標(biāo)志位作為運(yùn)算的中介。,CF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,b. 在執(zhí)行移位指令時(shí)，CF標(biāo)志用于存放移出位的值。 例如對(duì)01010011實(shí)行邏輯右移1位，即把這個(gè)字節(jié)中的每一位向右移動(dòng)一位，左邊空出的那一位置為0，最右邊被移出的位保存在CF中。 這個(gè)例子中，移位完成后，CF應(yīng)該等于1。,CF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,c. CF標(biāo)志位能夠?yàn)闂l件轉(zhuǎn)移指令提供判別依據(jù)。 例如JC指令，它先判別CF標(biāo)志位，

18、如果CF=1，就跳轉(zhuǎn)到指令中給出地址繼續(xù)執(zhí)行程序，如果CF=0，就不作跳轉(zhuǎn)，CPU會(huì)順序執(zhí)行下一條指令。 在程序中，可以根據(jù)CF標(biāo)志取值的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。,奇偶標(biāo)志位PF,奇偶標(biāo)志位PF（Parity Flag）：如果CPU所執(zhí)行的指令要影響PF標(biāo)志，并且該指令得到的數(shù)據(jù)結(jié)果低8位中含有偶數(shù)個(gè)“1”時(shí)，PF=1；含有奇數(shù)個(gè)“1”，PF=0。 注意無(wú)論指令的操作數(shù)有多么長(zhǎng)，只有低8位數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)能夠影響到PF標(biāo)志的取值。 PF標(biāo)志位位于FR的第2位。,PF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,這里以對(duì)ASCII碼的校驗(yàn)來(lái)說(shuō)明它的應(yīng)用。 ASCII碼占用一個(gè)字節(jié)，但是只有低7位是真正的碼值，最高位（

19、第7位）是校驗(yàn)位。,PF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,如果使用奇校驗(yàn)，那么必須保證編碼字節(jié)中始終保持有奇數(shù)個(gè)“1”。 編碼格式可以通過(guò)調(diào)整第7位的取值來(lái)實(shí)現(xiàn)： 如果ASCII碼中有奇數(shù)個(gè)“1”，第7位取值為0； 如果ASCII碼中有偶數(shù)個(gè)“1”，第7位取值為1；,PF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值,試設(shè)想計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收ASCII碼，如何判斷收到的編碼是否正確呢？ 判斷收到的字節(jié)中是否為奇數(shù)個(gè)“1”，如果為偶數(shù)個(gè)“1”，收到的編碼一定是錯(cuò)誤的，可要求重傳。 通過(guò)PF標(biāo)志可以使用條件轉(zhuǎn)移指令來(lái)實(shí)現(xiàn)程序中的分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。 通過(guò)奇偶校驗(yàn)碼能夠識(shí)別大部分經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)碼，但是并不能完全避免錯(cuò)碼。,輔助進(jìn)位標(biāo)志位AF,）輔助進(jìn)

20、位標(biāo)志位AF（Auxiliary Carry Flag）：在CPU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，如果該指令要影響AF標(biāo)志，并且用戶(hù)把操作數(shù)看作無(wú)符號(hào)數(shù)，AF標(biāo)志才有意義。 如果低字節(jié)中的低4位向高4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時(shí)（第3位向第4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位），AF被置為1；否則AF被置為0。,輔助進(jìn)位標(biāo)志位AF,AF標(biāo)志，又稱(chēng)半進(jìn)位標(biāo)志，位于FR的第4位。 判別標(biāo)準(zhǔn)：和CF一樣，使用無(wú)符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算來(lái)作判斷，只是判斷進(jìn)位和借位的位置不在操作數(shù)的最高位，而是在低字節(jié)的第3位。,輔助進(jìn)位標(biāo)志位AF,0,1,2,3,4,5,6,7,進(jìn)位,借位,AF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,AF標(biāo)志的使用主要針對(duì)用二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)

21、算的功能，單純的二進(jìn)制運(yùn)算中，幾乎不使用AF標(biāo)志。 BCD碼：二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)的編碼，把4個(gè)連續(xù)二進(jìn)制數(shù)位看作1個(gè)十進(jìn)制數(shù)位，但實(shí)際上是一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)位，在運(yùn)算中使用十六進(jìn)制進(jìn)借位規(guī)則。,AF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,如果能通過(guò)某種調(diào)整機(jī)制把進(jìn)借位規(guī)則變?yōu)槭M(jìn)制進(jìn)借位規(guī)則，則可使用二進(jìn)制運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制運(yùn)算。 AF標(biāo)志位對(duì)于實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整機(jī)制是必不可少的，因?yàn)樗褪怯糜诒磉_(dá)一個(gè)字節(jié)中低4位向高4位的進(jìn)位或借位情況的。,零值標(biāo)志位ZF,4）零值標(biāo)志位ZF（Zero Flag）：如果CPU執(zhí)行的指令要影響ZF標(biāo)志，并且保證ZF標(biāo)志是有意義的，ZF才具有意義。 當(dāng)指令得到的結(jié)果數(shù)據(jù)各位全為“0”時(shí)，則ZF置

22、“1”，否則ZF置“0”。 ZF標(biāo)志位位于FR的第6位。,ZF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,實(shí)用價(jià)值：ZF標(biāo)志的使用主要是進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果來(lái)進(jìn)行程序的分支或循環(huán)。例如比較兩個(gè)整數(shù)是否相等。 比較的范圍可以很廣闊，不僅限于無(wú)符號(hào)數(shù)、補(bǔ)碼，還可以對(duì)字符或者某些特定的編碼進(jìn)行比較。 和ZF標(biāo)志相關(guān)的條件轉(zhuǎn)移指令也很多，具體的應(yīng)用示例在以后的課程中會(huì)遇到很多。,符號(hào)標(biāo)志位SF,5）符號(hào)標(biāo)志位SF（Sign Flag）：如果CPU執(zhí)行的指令要影響SF標(biāo)志，并且用戶(hù)把操作數(shù)看作帶符號(hào)數(shù)（完整編碼，或包括編碼最高位），該標(biāo)志位才有意義。 當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，SF置“1”；當(dāng)結(jié)果為正數(shù)時(shí)，SF置“0”。 SF標(biāo)志

23、位的取值和結(jié)果數(shù)據(jù)的最高位是一致的，因?yàn)檠a(bǔ)碼的最高位就是符號(hào)位。（SF總是正確嗎？） SF標(biāo)志位位于FR的第7位。,SF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,主要用于對(duì)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)進(jìn)行判斷，只有針對(duì)帶符號(hào)的運(yùn)算才是有意義的。 可以通過(guò)兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)經(jīng)過(guò)減法運(yùn)算后所得結(jié)果符號(hào)來(lái)判斷哪一個(gè)數(shù)更大或者更?。ㄐ韬蚈F結(jié)合使用），從而結(jié)合條件轉(zhuǎn)移指令來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的分支或循環(huán)。,溢出標(biāo)志位OF,（6）溢出標(biāo)志位OF（Overflow Flag）：如果CPU執(zhí)行的指令要影響OF標(biāo)志，并且用戶(hù)把操作數(shù)看作帶符號(hào)數(shù)（完整編碼，或包括編碼最高位）時(shí)，OF標(biāo)志位的取值才有意義。 如果運(yùn)算結(jié)果超出了補(bǔ)碼的表示范圍（字節(jié)：-128127，

24、字：-32768到32767），那么解釋為溢出，OF置為1；否則，OF置為0。 OF標(biāo)志位位于FR的第11位。,OF標(biāo)志位的取值邏輯,a. 正數(shù)+負(fù)數(shù)： OF=0（等價(jià)運(yùn)算：正數(shù)-正數(shù)； 負(fù)數(shù)-負(fù)數(shù)） 這種情況一定沒(méi)有溢出，負(fù)數(shù)和正數(shù)是相互抵消的，運(yùn)算結(jié)果比兩個(gè)原始數(shù)據(jù)中絕對(duì)值較大的一個(gè)更靠近數(shù)軸的原點(diǎn)，所以一定不會(huì)超出定義的補(bǔ)碼表示范圍。,OF標(biāo)志位的取值邏輯,b. 正數(shù)+正數(shù)： 若結(jié)果為正數(shù)，表示符號(hào)位未丟失，無(wú)溢出：OF=0； 若結(jié)果為負(fù)數(shù)，表示符號(hào)位已經(jīng)丟失，溢出：OF=1； （等價(jià)運(yùn)算：正數(shù)-負(fù)數(shù)）,OF標(biāo)志位的取值邏輯,c. 負(fù)數(shù)+負(fù)數(shù)： 若結(jié)果為負(fù)數(shù)，表示符號(hào)位未丟失，無(wú)溢出：O

25、F=0； 若結(jié)果為正數(shù)，表示符號(hào)位已經(jīng)丟失，溢出：OF=1； （等價(jià)運(yùn)算：負(fù)數(shù)-正數(shù)） 帶符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算可能出現(xiàn)的各種組合都可以等價(jià)替換為上面三種情況。,OF標(biāo)志位的取值邏輯,因?yàn)槌霈F(xiàn)溢出時(shí)： 1）參加運(yùn)算的兩個(gè)原始補(bǔ)碼都沒(méi)有超過(guò)表示范圍 2）如果運(yùn)算中超出了表示范圍，只會(huì)是符號(hào)位超出了表示范圍一位（只能是一位，不會(huì)多于一位）,OF標(biāo)志位的取值邏輯,對(duì)8位操作數(shù)，兩個(gè)最大的正數(shù)補(bǔ)碼相加： 01111111 + 01111111 0 11111110 可見(jiàn)符號(hào)位丟失，但只需在運(yùn)算結(jié)果最高位前增添一個(gè)符號(hào)位，即為正確結(jié)果,OF標(biāo)志位的取值邏輯,對(duì)8位操作數(shù)，兩個(gè)最小的負(fù)數(shù)補(bǔ)碼相加： 100000

26、00 + 10000000 1 00000000 若將進(jìn)位作為最高位，則為正確結(jié)果,OF標(biāo)志位的取值邏輯,3）所以符號(hào)位丟失與否的問(wèn)題和溢出問(wèn)題是等價(jià)的 4）硬件邏輯就是通過(guò)判斷符號(hào)位丟失與否來(lái)判斷補(bǔ)碼運(yùn)算是否溢出。,OF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,主要用于實(shí)現(xiàn)程序分支或循環(huán)： 8086/8088指令系統(tǒng)中有單獨(dú)使用OF標(biāo)志位的條件轉(zhuǎn)移指令，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溢出現(xiàn)象的判斷和分支處理； 也有結(jié)合使用OF標(biāo)志和SF標(biāo)志的條件轉(zhuǎn)移指令，可以根據(jù)兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)比較大小的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)分支處理。,控制標(biāo)志位,控制標(biāo)志位不同于狀態(tài)標(biāo)志位。 功能上，它不用于實(shí)現(xiàn)分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)，而是設(shè)置CPU的工作模式或?qū)μ囟ㄊ录捻憫?yīng)方式。 器件

27、上，它們不依賴(lài)于ALU。,單步（或跟蹤）標(biāo)志位TF,7）單步（或跟蹤）標(biāo)志位TF（Trace Flag）： TF標(biāo)志位是一個(gè)控制標(biāo)志位，用于觸發(fā)單步中斷。,單步（或跟蹤）標(biāo)志位TF,如果使用指令將TF標(biāo)志位置為1，那么CPU將進(jìn)入單步執(zhí)行指令的工作方式。 每執(zhí)行完一條指令就會(huì)觸發(fā)單步中斷，執(zhí)行單步中斷服務(wù)程序。 一般在屏幕上顯示CPU內(nèi)部各寄存器和標(biāo)志位狀態(tài)，以便觀察該指令產(chǎn)生的影響。,TF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,進(jìn)入中斷時(shí)，TF標(biāo)志自動(dòng)被清0，中斷服務(wù)程序執(zhí)行不會(huì)單步執(zhí)行，中斷服務(wù)程序結(jié)束后TF標(biāo)志恢復(fù)中斷以前的設(shè)置。 如果使用指令將TF標(biāo)志清0，那么將會(huì)使CPU退出單步運(yùn)行模式，回到連續(xù)執(zhí)行機(jī)器指

28、令的狀態(tài)。TF標(biāo)志位位于FR的第8位。 實(shí)用價(jià)值： TF標(biāo)志為在機(jī)器指令級(jí)別上單步調(diào)試程序提供了相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)。,中斷標(biāo)志位IF,（8）中斷標(biāo)志位IF（Interrupt-enable Flag）：用于控制CPU是否處理可屏蔽中斷。 如果使用指令將IF標(biāo)志置為1，那么CPU將會(huì)處理任何可屏蔽中斷； 如果使用指令將IF標(biāo)志置為0，那么CPU將不會(huì)處理可屏蔽中斷。 IF標(biāo)志位位于FR的第9位。,IF標(biāo)志的實(shí)用價(jià)值,作為一個(gè)可設(shè)置開(kāi)關(guān)，控制CPU是否處理可屏蔽中斷，在程序執(zhí)行不允許被打斷的情況下，可以采用這個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)屏蔽可屏蔽中斷。 例如，某些對(duì)執(zhí)行時(shí)間要求非常嚴(yán)格的程序段，執(zhí)行這種程序段時(shí)不允許被中斷打斷，因?yàn)橹袛嗵幚頃?huì)添加額外的處理時(shí)間。 注意，IF標(biāo)志只能屏蔽可屏蔽中斷，對(duì)于一些由嚴(yán)重錯(cuò)誤或故障引起的不可屏蔽中斷則是無(wú)法屏蔽的。,方向標(biāo)志位DF,（9）方向標(biāo)志位DF（Direction Flag）：這也是一個(gè)控制標(biāo)志位，用于控制串操作指令存取數(shù)據(jù)的方向. 如果使用指令將DF標(biāo)志置為0，每執(zhí)行完一次串操作以后，源串地址指針SI和目的串地址