计算机接口技术教案5.docx

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计算机接口技术教案5

威海海洋职业学院

课

程

教

案

使用教材《微机原理与接口技术》出版社中国电力出版社

适用专业五专船舶电子技术层次大专总学时32

授课教师吴庆海教研室电气自动化

授课学年2016—2017学年学期第一学期

课程教案

教师

吴庆海

职称

讲师

专业

船舶电子

班级

五专船电1601.1602

课程名称

《计算机接口技术》

章节

第2章指令系统2.3指令系统第二部分

教学时数

2

教学方法及手段

新授课多媒体授课

目

的

要

求

1、掌握指令的基本格式

2、掌握指令系统

教

学

内

容

见附页。

时间分配

重

点

难

点

思

考

题

重难点：

1算术运算和逻辑运算

2控制转移类指令

3处理器控制类指令

参

考

文

献

[1]《微型计算机原理与接口技术》，吴秀清主编，中国科技大学出版社，2003

[2]《微型计算机技术及应用》，戴梅萼、史嘉权编著，清华大学出版社，2004

课程教案附页

2.38086指令系统

算术运算指令

算术运算指令包括加、减、乘、除四组。

可实现字节或字，无符号数和有符号数运算。

指令有单操作数（如乘、除指令）的，也有双操作数的。

单操作数不允许使用立即数，而双操作数中，立即数也只能作为源操作数。

此外，也不允许两个操作数都为存储器操作数。

算术运算可能涉及到超出数的表示范围的问题，对无符号数和有符号数分别可由CF和OF标志来判断。

除四组二进制算术运算指令外，为使运算结果为十进制数（为BCD码），8088指令系统还提供了四类十进制调整指令。

算术运算指令大多会对标志位产生影响。

1.加法运算指令

加法运算指令有三条：

不带进位位的加法指令ADD、带进位位的加法指令ADC及加1指令INC。

（1）不带进位位的加法指令ADD（add）

指令格式为：

ADDOPRD1,OPRD2；（OPRD1）←（OPRD1）+（OPRD2）

ADD指令用于两个操作数相加（目标操作数加源操作数），和置于目标操作单元。

源操作数和目标操作数均可为8位或16位的寄存器操作数或存储器操作数，源操作数还可为立即数。

两操作数可为无符号数，也可为带符号数。

需要注意的是：

两操作数不能同时为存储器操作数。

另外不能对段寄存器进行运算。

ADD指令的执行会对6个状态标志位产生影响。

例如：

ADDCL,20H；（CL）←（CL）+20H

ADDAX,SI；（AX）←（AX）+（SI）

ADDDATA[BX],AL；（（BX）+DATA）←（（BX）+DATA）+（AL）

ADDDX,[BX+SI]；（DX）←（DX）+（（BX）+（SI）+1）:

（（BX）+（SI））

上述指令均为合法的ADD指令，而下列ADD指令则是非法的：

ADD[SI],[BX]；不允许两操作数均为存储器操作数

ADDDS,AX；不允许段寄存器进行运算

ADD指令应用举例：

例：

试析执行下列指令后，各标志位的状态。

MOVAL,7EH；（AL）←7EH

ADDAL,5BH；（AL）←7EH+5BH

01111110

+01011011

11011001

执行后：

AF=1,CF=0,OF=1,PF=0,SF=1,ZF=0

（AL）=D9H

若为无符号数，运算结果未超出8位二进制数的表示范围（CF=0）；

若为有符号数，运算结果已超出8位二进制数的表示范围（OF=1）。

（2）带进位的加法指令ADC（addwithcarry）

指令格式为：

ADDOPRD1,OPRD2；（OPRD1）←（OPRD1）+（OPRD2）+CF

ADD指令在格式、功能及对标志位影响上都与ADD指令类同，只是标志位CF的值也参与加法运算，常用于多字节加法运算。

ADC指令应用举例：

例：

求两个4字节无符号数0107A379H+10067E4FH之和。

程序如下：

MOVDX,0107H；第1个数的高位送DX

MOVAX,0A379H；第1个数的低位送AX

MOVBX,1006H；第2个数的高位送BX

MOVCX,7E4FH；第2个数的低位送CX

ADDAX,CX；两数低16位相加

ADCDX,BX；两数高16位相加，并加上低16位相加中的进位位

执行结果：

（DX）=110EH（AX）=21C8HCF=0

即两数之和为110E21C8H

上程序可简化如下：

MOVAX,0A379H

ADDAX,7E4FH

MOVDX,0107H

ADCDX,1006H

执行结果与上程序相同。

（3）加1指令INC（increment）

指令格式为：

INCOPRD；（OPRD）←（OPRD）+1

INC指令将指定的操作数内容加1，后再送回该操作数。

操作数可以是寄存器或存储器操作数。

但不能是段寄存器，也不能为立即数。

操作数可以是8位，也可为16位。

INC指令不影响CF标志位，但对AF、OF、PF、SF及ZF会产生影响。

它通常在循环程序中用于修改地址指针及循环次数等。

例如：

INCAX；（AX）←（AX）+1

INCBL；（BL）←（BL）+1

INCBYTEPTR[SI]；将SI所指向的存储单元内容加1，并送回该单元

2.减法指令

8088/8086共有5条减法指令。

包括：

不考虑借位的减法指令SUB，考虑借位的减法指令SBB，减1指令DEC,求补指令NEG以及比较指令CMP。

（1）不考虑借位的减法指令SUB（subtract）

指令格式为：

SUBOPRD1,OPRD2；（OPRD1）←（OPRD1）-（OPRD2）

SUB指令用于两个数相减（目标操作数减去源操作数），结果置于目标操作单元。

该指令对操作数的要求及对标志位的影响与ADD指令完全相同。

例如：

SUBBL,30H；（BL）←（BL）-30H

SUBAL,[BP+SI]；AL的内容减去SS段中偏移地址为（BP）+（SI）单元的

；内容，结果送AL

（2）考虑借位的减法指令SBB（subtractwithborrow）

指令格式为：

SBBOPRD1,OPRD2；（OPRD1）←（OPRD1）-（OPRD2）-CF

SBB指令在格式、功能及对标志位的影响上与SUB指令类同，只是标志位CF的值也参与减法运算，常用于多字节减法运算。

例如：

SBBBL,30H；（BL）←（BL）-30H-CF

SBBWORDPTR[SI],1034H；（SI）+1和（SI）的两个单元的值减去立即数1034H

；及CF的值，结果送回（SI）+1及（SI）两个单元

（3）减1指令DEC（decrement）

指令格式为：

DECOPRD；（OPRD）←（OPRD）-1

DEC指令将指定的操作数内容减1，后再送回该操作数。

它对操作数的要求及对标志位的影响均与INC指令相同。

它也常在循环程序中用于修改地址指针及循环次数等。

例如：

DECAX；（AX）←（AX）-1

DECBL；（BL）←（BL）-1

DECBYTEPTR[DI]；以ES内容为基址，以DI内容为偏移地址单元的内容减

；1，后送回该单元

DEC指令应用举例：

例：

编写一个延时程序。

MOVCX,OFFFFH；送计数初值到CX

NEXT:

DECCX；计数值（CX内容）减1

JNZNEXT；若（CX）≠0,则转NEXT

HLT；停止

上程序延时时间可通过查表找到各条指令执行的时钟周期，后通过计算得到。

（4）求补指令NEG（negate）

指令格式为：

NEGOPRD；（OPRD）←0-（OPRD）

NEG指令的功能是对操作数求补。

即用0减去操作数内容，并将结果送回该操作数。

NEG指令对6个状态标志位都有影响，并需注意以下两点：

①执行NEG指令后，除操作数位0外，一般情况下，都会使CF为1。

②当指定的操作数为80H（-128）或位8000H（-32768）,则执行NEG指令后，结果不变，但此时OF置1，其它情况下OF均置0，

NEG指令应用举例：

例：

设（DS）=6000H,（BX）=0010H,（60010H）=47H。

试析执行NEG[BX]指令的结果。

解：

执行上指令时，CPU将进行如下减法运算：

00000000

-01000111

10111001

故执行后（60010H）=B9H,相当于对-47H求补。

（5）比较指令CMP（compare）

指令格式为：

CMPOPRD1,OPRD2；（OPRD1）-（OPRD2）

CMP指令对两个操作数进行比较（相减），相减结果不送目标操作数，而根据相减的结果影响标志位。

指令对操作数的要求及对标志为的影响与SUB指令完全相同。

例如：

CMPBX,2100H；（BX）-2100H,影响标志位

CMPCL,DH；（CL）-（DH）,影响标志位

CMPAX,[BX+SI+4]；（AX）-（（BX）+（SI）+5）：

（（BX）+（SI）+4））,影响

；标志位

比较指令主要用来比较两个数的大小关系。

可在指令执行后，根据标志位的状态判断两个操作数的大小，或是否相等。

判断方法如下：

·相等关系：

根据ZF状态判断。

如ZF=1,两个操作数相等。

否则，不等。

·大小关系：

分无符号数和有符号数两种情况：

（1）对两个无符号数，可据CF状态来判断。

如CF=0，则被减数大于减数；如CF=1,则减数大于被减数。

（2）对两个有符号数，需考虑两个数是同号还是异号。

①对两个同符号数，相减不会产生溢出，即OF=0。

有：

若SF=0,则被减数大于减数。

若SF=1,则减数大于被减数。

②对两个不同符号数，相减可能产生溢出，也可能不产生溢出。

若OF=0，（无溢出），则：

如被减数大于减数SF=0

如减数大于被减数SF=1

若OF=1，（有溢出），则：

如被减数大于减数SF=1（例7FH-82H=FDH）

如减数大于被减数SF=0（例82H-7FH=03H）

对上结果进行归纳，可得出判两个有符号数大小的方法是：

当OF⊕SF=0时，被减数大于减数

当OF⊕SF=1时，减数大于被减数

编程时，一般都在CMP指令后紧跟一条条件转移指令，以根据比较结果决定程序走向。

3.乘法指令

8088的乘法指令包括无符号数乘法指令（MUL）和有符号数乘法指令（IMUL）两种。

采用隐含寻址方式，源操作数由指令给出，目标操作数隐含。

当字节与字节相乘时，乘积为16位，规定存放在AX中；当字与字相乘时，乘积为32位，规定高16位存放在DX中，低16位存放在AX中。

（1）无符号数的乘法指令MUL（unsignedmutiple）

指令格式为：

MULOPRD

指令操作分两种情况：

字节相乘：

（AX）←（OPRD）×（AL）

字相乘：

（DX）:

（AX）←（OPRD）×（AX）

指令中源操作数OPRD可为8位或16位寄存器操作数或存储器操作数，但不能为立即数。

例如：

MULBX；（DX）：

（AX）←（AX）×（BX）

MULBYTEPTR[SI]；（AX）←（AL）×（（SI））

MULDL；（AX）←（AL）×（DL）

MULWORDPTR[DI]；（DX）：

（AX）←（AX）×（（DI）+1）:

（（DI））

MUL指令对CF及OF标志有影响，当乘积的高半部（在字节相乘时为AH，在字相乘时为DX）不为零，则CF=OF=1,否则CF=OF=0。

对其它标志位无定义。

乘法指令执行时间较长，在某些场合下，可用左移指令来代替，以加快运行速度，待在移位指令中再作介绍。

（2）带符号数的乘法指令IMUL（signedmutiple）

指令格式为：

IMULOPRD

IMUL指令功能与MUL指令类似，仅有以下几点差别：

·两乘数都为有符号数。

·若乘积的高半部分是低半部分的扩展，则CF=OF=0；否则，CF=OF=1

·指令中给出的源操作数应在带符号数的表示范围内。

（作解释，如操作数为表达式）

IMUL指令应用举例：

例：

设（AL）=FEH,（CL）=11H，求两数的乘积。

若将两数看作无符号数，则应使用指令：

MULCL

执行后结果：

（AX）=10DEH（解释：

即0FE0H+FEH=10DEH）,

且CF=OF=1（∵AH内容不为0）。

若将两数看作带符号数，则应使用指令：

IMULCL

执行后结果：

（AX）=FFDEH（解释：

相当于-2×11H=-22H，即为FFDEH）,

且CF=OF=0（∵AH内容为AL内容符号位的扩展）。

4.除法指令

8088的除法指令也包括无符号除法指令（DIV）和有符号除法指令（IDIV）两种，也采用隐含寻址方式。

除数由指令给出（不能为立即数）。

除法指令要求被除数的字长必须为除数的2倍（如不够要用字位扩展指令来扩展）。

当除数为8位，则被除数为16位，规定放在AX中；当除数为16位，则被除数为32位，规定放在DX（高16位）和AX（低16位）中。

（1）无符号数的除法指令DIV（unsigneddivide）

指令格式为：

DIVOPRD

指令操作数OPRD可为8位或16位，寄存器或存储器操作数，但不可为立即数。

字节除法：

（AL）←（AX）/（OPRD）

（AH）←（AX）%（OPRD）（%为取余操作）

即AX中的16位无符号数除以OPRD的内容。

得到8位的商放AL中，8位的余数放AH中。

字除法：

（AX）←（（DX）:

（AX））/（OPRD）

（DX）←（（DX）:

（AX））%（OPRD）（%为取余操作）

即以DX和AX中的32位无符号数除以OPRD的内容。

得到16位的商放在AX中，16位的余数放在DX中。

若除法运算的结果大于寄存器可保存的最大值，即超出8位或16位无符号数可表示的范围，则在CPU内部会产生1个类型0中断（以后再讲）。

例如：

DIVBL；（AX）除以（BL），商放在AL,余数放在AH

DIVWORDPTR[SI]；（DX）:

（AX）除以（（SI）+1）:

（（SI）），商放在AX，

；余数放在DX

DIV指令应用举例：

例：

用除法指令及所7FA2H÷03DDH。

程序如下：

MOVAX,7FA2H；（AX）=7FA2H

MOVBX,03DDH；（BX）=03DDH

CWD；（DX）:

（AX）=00007FA2H

DIVBX；（AX）=0021H（商），（DX）=0025H（余数）

（2）有符号数的除法指令IDIV（singneddivide）

指令格式为：

IDIVOPRD

IDIV指令与DIV在功能上类似，唯操作对象和结果均为有符号数。

例如：

IDIVCX；DX和AX中的32位数除以（CX），商在AX中，余数在

；DX中

IDIVBYTEPTR[BX]；（AX）除以DS段以（BX）为偏移地址单元中的内容，商

；在AX中，余数在DX中

IDIV指令执行的结果，商和余数均为带符号数，但规定余数符号与被除数相同。

以保证除法的结果为唯一（作说明，例见P.124）。

无符号除法和有符号除法对六个标志位均无影响。

5.BCD码（十进制数）运算调整指令

为实现十进制（BCD码）运算，8088提供了6条用于BCD码运算和调整指令。

均采用隐含寻址方式，隐含操作数为AL（或AL和AH）。

这些指令与加、减、乘、除指令配合，实现BCD码的算术运算。

1）加法的十进制调整指令

BCD码存放有压缩和非压缩两种形式，故加法的十进制调整也包括压缩和非压缩两种。

（1）压缩BCD码加法的十进制调整指令DAA（desimaladjustforaddition）

指令格式为

DAA

DAA指令用于对两个压缩BCD码相加之和（结果在AL中）进行调整，以产生正确的压缩BCD码运算结果。

调整方法为：

①若（AL）中低4位＞9或AF=1,则（AL）←（AL）+06H,并使AF=1。

②若（AL）中高4位＞9或CF=1,则（AL）←（AL）+60H,并使CF=1。

DAA指令应用举例：

例：

试编程，计算48+27=？

（要求计算结果为压缩BCD码）

程序如下：

MOVAL,48H

ADDAL,27H

DAA

上第二条指令的计算过程为：

01001000

+00100111

01101111

DAA指令调整过程为：

01101111

+00000110

01110101（注意，如调整中出现半进位或进位，不再调整）

结果：

（AL）=75H,AF=1,CF=0。

DAA指令影响除OF以外的其余5个状态标志。

（2）非压缩BCD码加法的十进制调整指令AAA（ASCIIadjustforaddition）

指令格式为：

AAA

AAA指令用于对两个非压缩BCD码数相加之和（结果在AL中）进行调整，形成一个正确的扩展BCD码，调整后，结果和的低位在AL中，高位在AH中。

调整步骤为：

①若（AL）中低4位＞9或AF=1,则（AL）←（AL）+06H,（AH）+1，并使AF=1。

②屏蔽掉（AL）中的高4位，即（AL）←（AL）∧0FH。

③CF←AF

AAA指令应用举例：

：

例：

试编程，计算9+4=？

（要求计算结果为非压缩BCD码）

程序如下：

MOVAL,09H；BCD码数9送AL

MOVBL,04H；BCD码数4送BL

ADDAL,BL；（AL）=09H+04H=0DH

AAA；调整后，（AL）=03H（即0DH+06H）∧0FH=03H,（AH）=1,

；CF=1

AAA指令只影响AF和CF标志。

注意：

DAA和AAA指令都必须紧跟在ADD指令或ADC指令后执行，且ADD或ADC指令的执行结果都必须放在AL中。

2）减法的十进制调整指令

减法的十进制调整也分为压缩BCD码和非压缩BCD码两种。

（1）压缩BCD码减法的十进制调整指令DAS（desimaladjustforsubtraction）

指令格式为

DAS

DAS指令用于对两个压缩BCD码数相减后的结果（在AL中）进行调整。

产生正确的压缩BCD码运算结果。

调整方法如下：

①若（AL）中低4位＞9或AF=1,则（AL）←（AL）-06H,并使AF=1。

②若（AL）中高4位＞9或CF=1,则（AL）←（AL）-60H,并使CF=1。

DAS指令对标志位的影响与DAA指令相同。

（2）非压缩BCD码减法的十进制调整指令AAS（ASCIIadjustforsubtraction）

指令格式为

AAS

AAS指令用于对两个非压缩BCD码数相减后的结果（在AL中）进行调整。

形成一个正确的非压缩BCD码，其低位在AL中，高位在AH中，调整步骤为：

①若（AL）中低4位＞9或AF=1,则（AL）←（AL）-06H,（AH）←（AH）-1,并使AF=1。

②屏蔽掉（AL）中的高4位，即（AL）←（AL）∧0FH。

③CF←AF

AAS指令对标志位的影响与AAA指令相同。

注意：

DAS和AAA指令也必须紧跟在减法指令SUB指令或SBB后执行，且SUB或SBB指令的执行结果也都必须放在AL中。

3）乘法的十进制调整指令AAM（ASCIIadjustformultiplication）

指令格式为：

AAM

AAM指令是非压缩BCD码的十进制调整指令。

对两个非压缩BCD码数相乘的结果（在AL中）进行调整，以得到正确的运算结果。

AAM指令的操作为：

（AH）←（AL）/0AH

（AL）←（AL）%0AH

即将AL寄存器的内容除以OAH，商放在AH中，余数放在AL中。

AAM指令实质上是把AL中的二进制数转换为其对应的十进制数。

对于十进制值不超过99的二进制数，只要用一条AAM指令即可实现二-十进制转换。

AAM指令影响PF、SF和ZF标志。

执行AAM指令前需先有一条MUL指令（BCD码数总看作无符号数）将两个非压缩BCD码相乘，结果放在AL中，后用AAM指令进行调整，在AX中得到正确的非压缩BCD码乘积，积的高位在AH种，低位在AL中。

AAM指令应用举例：

例：

试编程，计算7×9=？

（要求计算结果为非压缩BCD码数）

程序如下：

MOVAL,07H；非压缩BCD码数07H送AL

MOVBL,09H；非压缩BCD码数09H送BL

MULBL；两BCD码数相乘（AX）=07H×09H=003FH

AAM；（AX）=0603H（即非压缩BCD码数63），SF=0,ZF=0,

；PF=1

4）除法的十进制调整指令AAD（ASCIIadjustfordivision）

指令格式为：

AAD

AAD指令其实质是在两个非压缩BCD码相除之前，先行对被除数（在AX中）进行调整，然后再执行DIV指令。

AAD指令的操作为：

（AL）←（AH）*10+（AL）

（AH）←0

即把AX中的非压缩BCD码（十位数放在AH,个位数放在AL）调整为二进制数，并将结果置于AL中（即AAD指令可将不超过99的十进制数转换为二进制数）。

AAD指令影响PF、SF和ZF标志。

AAD指令应用举例：

例：

试编程，计算23÷4=？

（要求计算结果为非压缩BCD码数）

程序如下：

MOVAX,0203H；将0203H（非压缩BCD码数23）置于AX中

MOVBL,4；将04H（非压缩BCD码数4）置于BL中

AAD；进行调整：

（AX）=02H×0AH+03H=0017H

DIVBL；（AH）=03H,（AL）=05H,即结果商为5，余数为3

对于各种二-十进制调整指令归纳，见P.126表3-6。

3.3.3逻辑运算和移位指令

这一类指令包括逻辑运算和移位指令两大部分。

1.逻辑运算指令

8088/8086提供5条逻辑运算指令。

包括AND（逻辑“与”），OR（逻辑“或”），NOT（逻辑“非”），XOR（逻辑“异或”）及TEST（测试）指令。

这些指令均可对8位和16位的寄存器和存储器内容进行按位操作。

除NOT指令对所有的标志为均无影响外，其余指令都会使CF=OF=0,AF值不定，而对PF、SF和ZF产生影响。

（1）逻辑“与”指令AND（and）

指令格式为

ANDOPRD1,OPRD2；（OPRD1）←（OPRD1）∧（OPRD2）

AND指令把源操作数和目标操作数按位相“与”，结果送回目标操作数中。

其中源操作数可为立即数，寄存器操作数和存储器操作数，而目标操作数只能是后两者。

例如：

ANDAL,0FH；AL的内容与OFH相