指令系统确定了CPU所能完成的功能,是用汇编语言进行程序设计的最基本部分。如果不熟悉汇编指令的功能及其有关规定,那么,肯定不能灵活运用汇编语言。所以,本章的内容是学习本课程的重点和难点。
5.1 汇编语言指令格式
为了介绍指令系统中指令的功能,先要清楚汇编语言是如何书写指令的,这就象在学习高级语言程序设计时,要清楚高级语言语句的语义、语法及其相关规定一样。
5.1.1 指令格式
汇编语言的指令格式如下:
指令助忆符 [操作数1 [, 操作数2 [, 操作数3]]] [;注释]
指令助忆符体现该指令的功能,它对应一条二进制编码的机器指令。指令的操作数个数由该指令的确定,可以没有操作数,也可以有一个、二个或三个操作数。绝大多数指令的操作数要显式的写出来,但也有指令的操作数是隐含的,不需要在指令中写出。
当指令含有操作数,并要求在指令中显式地写出来时,则在书写时必须遵守:
指令助忆符和操作数之间要有分隔符,分隔符可以是若干个空格或TAB键;
如果指令含有多个操作数,那么,操作数之间要用逗号","分开。
指令后面还可以书写注释内容,不过,要在注释之前书写分号";"。
5.1.2 了解指令的几个方面
在学习汇编指令时,指令的功能无疑是我们学习和掌握的重点,但要准确、有效地运用这些指令,我们还要熟悉系统对每条指令的一些规定或约束。
归纳起来,对指令还要掌握以下几个方面内容:
、要求指令操作数的寻址方式;
、指令对标志位的影响、标志位对指令的影响;
、指令的执行时间,对可完成同样功能的指令,要选用执行时间短的指令
汇编指令系统
指令系统是CPU指令的集合,CPU除了具有计算功能的指令外,还有实现其它功能的指令,也有为某种特殊的应用而增设的指令。
通常,把指令按其功能分成以下几大类:
数据传送指令
标志位操作指令
算术运算指令
逻辑运算指令
移位操作指令
位操作指令
比较运算指令
下面,我们逐一介绍每类指令中的指令。循环指令
转移指令
条件设置字节指令
字符串操作指令
ASCII-BCD码运算调整指令
处理器指令
5.2.1 数据传送指令
数据传送指令又分为:传送指令、交换指令、地址传送指令、堆栈操作指令、转换指令和I/O指令等。
除了标志位操作指令SAHF和POPF指令外,本类的其它指令都不影响标志位。
1、传送指令MOV(Move Instruction)
传送指令是使用最频繁的指令,它相对于高级语言里的赋值语句。指令的格式如下:
MOV Reg/Mem, Reg/Mem/Imm
其中:Reg—Register(寄存器),Mem—Memory(存储器),Imm—Immediate(立即数),它们可以是8位、16位或32位(特别指出其位数的除外)。在本网络课件的网页中,都将采用上述缩写,此后不再说明。
指令的功能是把源操作数(第二操作数)的值传给目的操作数(第一操作数)。指令执行后,目的操作数的值被改变,而源操作数的值不变。在存储单元是该指令的一个操作数时,该操作数的寻址方式可以是任意一种存储单元寻址方式。
下面列举几组正确的指令例子:
源操作数是寄存器
MOV CH, ALMOV BP, SPMOV ECX, EBX
MOV DS, AXMOV [BX], CHMOV [BX+SI], AX
源操作数是存储单元
MOV AL, [100H]MOV BX, ES:[DI]MOV EDX, [BX]
MOV BX, VARWMOV AX, [BX+SI]MOV CH, [BX+DI+100H]
其中:VARW是字类型内存变量(下同)。
源操作数是立即数
MOV AL, 89HMOV BX, -100HMOV EDX, 12345678H
MOV VARW, 200HMOV [BX], 2345HMOV [BX+DI], 1234H
在汇编语言中,主要的数据传送方式如图5.1所示。虽然一条MOV指令能实现其中大多数的数据传送方式,但也存在MOV指令不能实现的传送方式。
图5.1 MOV指令数据传送示意图
对MOV指令有以下几条具体规定,其中有些规定对其它指令也同样有效。
1)、两个操作数的数据类型要相同,要同为8位、16位或32位;如:MOV BL, AX等是不正确的;
2)、两个操作数不能同时为段寄存器,如:MOV ES, DS等;
3)、代码段寄存器CS不能为目的操作数,但可作为源操作数,如:指令MOV CS, AX等不正确,但指令MOV AX, CS等是正确的;
4)、立即数不能直接传给段寄存器,如:MOV DS, 100H等;
5)、立即数不能作为目的操作数,如:MOV 100H, AX等;
6)、指令指针IP,不能作为MOV指令的操作数;
7)、两个操作数不能同时为存储单元,如:MOV VARA, VARB等,其中VARA和VARB是同数据类型的内存变量。
对于规定2、4和7,我们可以用通用寄存器作为中转来达到最终目的。表5.1列举一个可行的解决方案,尽供参考。读者可考虑用其它办法来完成同样的功能。
表5.1 MOV指令的变通方法
功能描述不正确的指令可选的解决方法
把DS的值传送给ESMOV ES, DSMOV AX, DS
MOV ES, AX
把100H传给DSMOV DS, 100HMOV AX, 100H
MOV DS, AX
把字变量VARB的值传送给字变量VARAMOV VARA, VARBMOV AX, VARB
MOV VARA, AX
对于情况1:不同位数数据之间的传送问题,在80386及其以后的CPU中,增加一组新的指令——传送-填充指令,它可把位数少的源操作数传送给位数多的目的操作数,多出的部分按指令的规定进行填充。
传送—填充指令(MOVe-and-Fill Instruction)
2、传送—填充指令(MOVe-and-Fill Instruction)
传送—填充指令是把位数短的源操作数传送给位数长的目的操作数。指令格式如下:
MOVSX/MOVZX Reg/Mem, Reg/Mem/Imm ;80386+
其中:80386+表示80386及其之后的CPU,其它类似符号含义类同,不再说明。
指令的主要功能和限制与MOV指令类似,不同之处是:在传送时,对目的操作数的高位进行填充。根据其填充方式,又分为:符号填充和零填充。
传送—填充指令的功能如图5.2所示。
(a). MOVSX的执行效果
(b). MOVZX的执行效果
图5.2 传送—填充指令执行过程示意图
、符号填充指令MOVSX(Move with Sign-Extend)
MOVSX的填充方式是:用源操作数的符号位来填充目的操作数的高位数据位。
、零填充指令MOVZX(Move with Zero-Extend)
MOVZX的填充方式是:恒用0来填充目的操作数的高位数据位。
例5.1 已知:AL=87H,指令MOVSX CX, AL,MOVZX DX, AL执行后,问CX和DX的值是什么?
解:根据传送-填充指令的填充方式可知:
指令MOVSX CX, AL执行后,(CX)=0FF87H,指令MOVZX DX, AL执行后,(DX)=0087H。
从上例可看出,两条指令的源操作数完全一样,但因为它们的填充方式不同,所得到的结果而就不同。
试比较下列指令,分析它们执行结果的相同和不同之处:
MOV AX, 87H MOVSX AX, 87H MOVZX AX, 87H
3、交换指令XCHG(Exchange Instruction)
交换指令XCHG是两个寄存器,寄存器和内存变量之间内容的交换指令,两个操作数的数据类型要相同。其指令格式如下:
XCHG Reg/Mem, Reg/Mem
该指令的功能和MOV指令不同,后者是一个操作数的内容被修改,而前者是两个操作数都会发生改变。寄存器不能是段寄存器,两个操作数也不能同时为内存变量。
XCHG指令的功能如图5.3所示。
图5.3 XCHG指令的执行功能示意图
例5.2 已知:AX=5678H,BX=1234H,指令XCHG AX, BX执行后,AX和BX的值是什么?
解:这是两个寄存器内容进行交换,指令执行后,有:(AX)=1234H,(BX)=5678H。
HTTP协议状态码的含义
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