微机原理与接口技术笔记(一)

目录

8088/8086 CPU特点

  • 采用并行流水线工作方式
    • 通过设置指令预取队列实现
  • 对内存进行分段管理
    • 分为4个段并设置地址段寄存器,实现对1MB空间的寻址
  • 支持协处理器

最小模式过程

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  • 8088送ALE给地址锁存器,地址不会改变

  • img

  • 地址线和数据线

    • (AD_0-AD_7):低八位地址和低八位数据信号分时复用.传送地址时信号为单向,传送数据时为双向.
    • (A_{16}-A_{19}):高4位地址信号,与状态信号分时复用
    • (A_8-A_{15}):8位地址信号

  • WR 写信号

  • RD 读信号

  • IO/M 访问内存/访问接口

  • DEN 低电平有效,允许读写操作

  • DT/R 传送方向控制

  • READY 时钟周期,相当于CLK

  • 第三个周期Ready是高电平,就表示工作结束,进行第四个周期,如果是低电平,就要插入一个等待周期

  • 中断请求响应

    • INTR 可屏蔽中断请求输入端
    • NMI 非屏蔽中断请求输入端

INTA 中断响应输出端

  • 总线保持信号

    • HOLD 总线保持请求信号输入端,CPU以外的其他设备要求占用总线时,向CPU发出请求
    • HLDA,CPU对HOLD的响应信号

  • 执行单元EU

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  • 总线接口单元BIU
    • 从内存中取指令到指令预取队列
    • 负责与内存或者IO接口的数据传送
    • 在执行转移程序时,BIU使指令预取队列复位,从指定的新地址取指令,并立即传给执行单元执行.

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  • MN/MX 1-最大模式,0-最小模式

8088 内部寄存器

8个通用寄存器

  • 数据寄存器

    • AX 累加器
    • BX 基址寄存器
    • CX 计数寄存器(循环 串操作)
    • DX 数据寄存器

  • 地址指针寄存器

    • SP 堆栈指针寄存器,栈顶
    • BP 访问存放在内存单元的偏移地址

  • BX指向的数据段,BP指向的堆栈段

  • 变址寄存器

    • SI 源
    • DI 目标

  • IP PC

  • FLAGS

    • C 进位
    • F 溢出 两个符号数,看两个进位是否相同就可以判断
    • Z 为0时为1
    • S 运算结果最高位为1时
    • P 1的个数为偶数时为1
    • A bit3向bit4有进位时为1
    • T 单步工作
    • IF 中断允许标志位,为1时可以相应可屏蔽中断请求
    • D 串操作时确定方向

  • 段寄存器(存放段基地址)

    • CS 代码段 存放指令代码
    • DS 数据段 存放数据
    • ES 附加段 存放数据
    • SS 堆栈段 暂时不用但是要保存的数据

实地址寻址

  • 物理地址=段基地址*16+偏移地址

  • 一个内存单元在同一时刻可以属于两个不同类型的段.

  • 堆栈段

  • 该看p23

  • 8位寄存器中存放的均为运算的数据

  • AX CX一定是数据,BX,DX可能是地址

汇编

MOV

  • MOV指令不影响标志位

  • 两操作数长度相同

  • 源操作数 寄存器 存储器 立即数 目的操作数 寄存器 存储器

  • 不允许同时为存储器

  • 两操作数不能同时为段寄存器

  • 源操作数是立即数时,目标操作数不能是段寄存器

  • IP和CS不作为目标操作数，FLAGS不作为操作数

  • 不能用立即寻址给段寄存器赋值

  • MOV DX,09H(√)DX高八位是0，低八位是9

  • 将 * 的ASCII码送入内存数据1000H开始的100个单元中

MOV DI，1000H
MOV CX，64H//常数100
MOV AL，2AH
AGAIN：MOV [DI],AL
	  INC DI
	  DEC CX
	  JNZ AGAIN//CX不为0就跳转
	  HLT

堆栈

  • 先进先出
  • push先SP--,再存数,pop先取数到AL,再SP++
  • 以字为单位，一定是16位，没有8位
  • 操作数可以是寄存器和存储器，但不能是立即数，但操作指令不能是立即数ddddddddddddd

底下是高地址，上面是低地址，然后先压低地址，再压高地址

交换指令

  • 没有源操作数和目的操作数，一个立即数也不能有
  • 不允许使用段寄存器

查表指令

  • 用BX表示首地址，AL表示位移量
  • BX+AL所指单元送AL
  • 相当于AL是数组首地址,BX是下标,进行一次iloc访问

字符扩展指令

  • 符号位扩展到高位，无符号数补0，隐含的操作数AX、DX

  • CBW 字节到字

    • AL内容扩展到AX
    • 最高位为1，AH=FFH
    • 最高位为0，AH=00H

  • CWD 字到双字

    • AX内容扩展到DX，AX
    • 最高位1，DX=FFFFH
    • 最高位0，DX=0000H

LEA指令

  • 源操作数必须是存储器，目的操作数通常是间址寄存器

  • 将变量的16位偏移地址写入到目标寄存器

  • MOV读取的内容，LEA读取的地址

  • 将数据段中首地址为MEM1的50个字节的数据传送到同一逻辑段首地址为MEM2的区域存放，编写相应的程序段。

  • LEA SI,MEM1
LEA DI,MEM2
MOV CL,50
NEXT:MOV AL,[SI]
	 MOV [DI],AL//两个存储器中间不能直接传，需要通过寄存器
	 INC SI
	 INC DI
	 JNZ NEXT
	 HLT

LDS、LES

  • 将一个32位的远地址指针写入目标寄存器
  • LDS：将源操作数的偏移地址送目标寄存器
  • LES：将源操作数的偏移地址送目标寄存器，将源操作数的段地址送给ES

标志传送指令

  • LAHF：将FLAGS低八位装入AH
  • SAHF：AH装入FLAGS的低八位
  • PUSHF:stack<-Flags
  • POPF Flags<-stack
  • PUSHA 所有的Rc16入栈 POPA
  • Rc16:AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI

I/O端口

  • IO接口中用于存储数据,可以直接被CPU访问的寄存器.

IN acc,PORT 从端口地址读入数据到累加器
OUT PORT,acc 将累加器的值输出到端口中,acc只能是AL/AX

8位时,直接给出8位地址,16位时,端口地址由DX指定.

算术运算类指令

  • ADD

  • ADC 带进位加法 d<-d+s+C

  • INC,DEC将操作数视为无符号数,会影响标志位,但是不影响进位标志C

  • 无符号进位标志看C,有符号看O

  • 在内存的First和Secontd开始的区域中分别 存放着2F365H和 5E024 H两个数，要求求 其和，并存入Third中。

  • 注意字长是32位,加完一次后需要再加2

    MOV AX,First
ADD AX,Second
MOV Third,AX
MOV AX,First+2//要考虑进位,使用ADC
ADC AX,Second+2
MOV Third+2,AX

  • 求内存数据段中M1为首和M2为首的两个20字节数之和,并将结果写入M2为首的区域.

//按字节
LEA SI,M1
LEA DI,M2
MOV CX,20
CLC//make CF = 0
NEXT:
	MOV AL,[SI]
	ADC [DI],AL// [DI]+Al+CF->[DI]
	INC SI
	INC DI
	DEC CX
	JNZ NEXT
	HLT//暂停
//按字2
LEA SI,M1
LEA DI,M2
MOV CX,10
CLC//make CF = 0
NEXT:
	MOV AX,[SI]
	ADC [DI],AX// [DI]+Al+CF->[DI]
	ADD SI,2
	ADD DI,2
	DEC CX
	JNZ NEXT
	HLT//暂停

  • SBB (OPRD1-OPRD2-CF->OPRD1)

  • NEG (0-OPRD->OPRD),执行后除非操作数为0,否则CF都是1.
    80H或者8000H执行后结果不变,但是OF置1(溢出),其他情况下均置0.就是各位取反+1

  • CMP仅影响标志位

    • 在减法中,小的减大的表示有借位,C=1;
    • 无符号数 CF=0 AX>=BX, CF=1,AX<BX CF=0,ZF=1,AX=BX
    • 有符号数 OF SF相同时,AX>=BX,否则AX<BX
    • 20个数中找最大数
LEA BX,MAX
LEA SI,BUF
MOV CL,20
MOV AL,[SI]
NEXT:
	INC SI
	CMP AL,[SI]
	JNC GOON //CF=0转移
	XCHG [SI],AL
GOON:DEC CL
	JNZ NEXT//如果不为0就跳转
	MOV [BX],AL
	HLT

乘除运算指令

乘法指令隐含了存放被乘数的AL或AX,以及存放结果的AX或AX DX.

无符号乘法的操作数不能是立即数

除法

  • OPRD字节数,执行AX/OPRD
  • AL=商,AH=余数
  • OPRD双字节数
  • DXAX/OPRD
  • AX=商,DX=余数

INC,DEC的执行不会影响CF,其他算术类指令会影响状态标志位

  • 乘法运算中,乘积是乘数的双倍字长
  • 除法要求被除数是除数的双倍字长

逻辑运算指令

  • 除了"非",其余指令的执行都会影响除AF外的标志

  • 无论运算结果如何,都会使CFOF清零

  • AND AL,0FH 实现掩码

  • AND AX,AX 使得CFOF清零

  • 从地址为3F8H端口读入一个字节数,如果该数bit1位为1,则可从38FH端口将DATA为首地址的1个字输出,否则不能进行数据传送

    MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
	 AND Al,02H
	 JZ WATT
	 MOV DX,38FH
	 MOV AX,DATA
	 OUT DX,AX

  • OR 使得某些位为1

  • 非运算对标志位无影响

  • XOR AX,AX 清零

  • TEST OPRD1,OPRD2,执行与运算,demo结果不写回

  • 从地址为3F8H端口读入一个字节数,如果该数bit1位 bit3位和bit5位同时为1,则可从38FH端口将DATA为首地址的1个字输出,否则不能进行数据传送

    LEA SI,DATA
MOV DX,3F8H
WATT:IN AL,DX
  AND AL,2AH
  XOR AL,2AH//0010 1010,如果这些位都是1,那么XOR后一定为0
  JNZ WATT
  
  MOV DX,38FH
  MOV AX,[SI]
  OUT DX,AX

移位操作指令

  • 当目标操作数为存储器操作数时,需要说明其字长,移动的位数只能是1或者是CL

  • 算术左移逻辑左移:最高位移到CF,最低位为0

  • 逻辑右移:最低位->CF,最高位0

  • 算术右移:最低位->CF,最高位变符号位

  • 循环移位可以戴震进位也可以不带CF

  • 循环指令左右 对于某些状态进行测试

    • 高位和低位的交换
    • 与非循环移位组成32位或者更长字数的移位

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LEA SI,MI
LEA DI,M2
MOV CH,4
NEXT:MOV AL,[SI]
	 MOV BL,AL
	 AND AL,0FH
	 OR AL,30H
	 MOV [DI],AL
	 INC DI
	 MOV AL,BL//还原
	 MOV CL,4
	 SHR AL,CL
	 OR AL,30H
	 MOV [DI],AL
	 INC DI
	 INC SI
	 DEC CH
	 JNZ NEXT
	 HLT

串操作指令

  • 要求两个操作数都在存储器,针对数据块和存储器的操作

  • 串所在的区域 串的首地址 串的长度 方向

  • 源串一般在数据段,偏移地址SI指定

  • 目标串必须在附加段,由DI指定

  • 串的长度由CX指定

  • 操作方向DF=0增地址,DF=1减地址

  • REP CX!=0时,REP后的指令将继续重复执行

  • REPE CX!=0且ZF=1,重复执行

  • REPNE CX!=0且ZF=0,重复指令

  • MOVS

  • img

  • 增地址

    • 串传送 指针指向串尾+1
    • 串比较:指针指向结束位+1

  • 减地址

    • 串尾-1
    • 结束位-1

  • 串扫描指令 用于在指定存储区域中寻找某个关键字

  • SCAS OPRD

  • 1570601639977

  • MOV DI,2000H
MOV BX,DI
MOV CX,0AH
MOV AL,'A'
CLD//将DF清零,为增方向
REPNZ SCASB
JZ FOUND
MOV DI,0
JMP DONE
FOUND:DEC DI//注意停下的时候还在+1的位置
	  MOV DATA2,DI
	  INC DI
	  SUB DI,BX
DONE:
	MOV DATA1,DI
	HLT

  • LODS OPRD

  • AL<-[DS:SI]

  • AX<-[DS:SI]

  • 将某个区域的数据串依次装入累加器,以便显示或输出到接口,

  • 串存储指令
    STOS OPRD

    AL -> [ES:DI]

    AX -> [ES:DI]
    用于将内存中的某个区域置成相同的值

  • 注意事项

    • 需要定义附加段
    • 需要设置数据的操作方向
    • 源串和目标串的指针分别为SI和DI
    • 传送类指令前加无条件重复前缀
    • 串比较类指令前加条件重复前缀,但前缀不影响ZF状态

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