汇编语言 第三章 实方式指令寻址与指令系统.pptx

第三章实方式指令寻址与指令系统本章将详细介绍Intelx86CPU在实方式下的地址寻址机制和各类指令系统。包括实方式地址的表示和计算方法、以及各种类型的指令及其执行过程。通过学习这些基础知识，可以更深入理解x86CPU的工作原理。

3.1实方式地址寻址在实方式下,Intelx86CPU使用20位地址线寻址至1MB的物理内存空间。地址的表示采用4位段寄存器加16位偏移量的形式,段地址和偏移量通过算术运算得到实际的物理地址。这种地址寻址方式简单高效,但也存在一些局限性,如地址空间受限和地址空间重叠等问题。

3.1.1实方式地址的表示在Intelx86CPU的实方式下,地址采用20位二进制表示,最大可寻址1MB的物理内存空间。地址由4位段寄存器和16位偏移量组成,通过特定的运算算法得到最终的物理地址。段寄存器提供16位的基地址,而偏移量则是相对于该基地址的16位位移量。这种分段的寻址方式为程序的模块化和代码重用提供了支持,但同时也带来了一些局限性,如地址空间受限以及多重段之间的地址重叠问题。

3.1.2实方式地址的计算在实方式下,CPU通过特定的算法计算出最终的物理地址。具体而言,物理地址由段地址和偏移量两部分组成。段地址存储在4个16位段寄存器中,偏移量存储在16位通用寄存器或内存中。CPU将段地址左移4位后加上偏移量,得到20位的物理地址。这种地址计算方式简单高效,但地址空间受限于1MB的上限。

3.1.3实方式地址的范围在Intelx86CPU的实方式下,地址空间最大可达1MB。这是因为实模式采用20位地址线,可以寻址的物理内存范围是从0x00000到0xFFFFF。这个寻址范围虽然比后来的保护模式要小得多,但对当时的微机系统已经足够大了。由于地址空间受限,CPU只能直接访问有限的1MB内存,这也成为了实方式的一个主要限制。

3.2实方式下的指令系统多样指令集在实方式下,Intelx86CPU提供了丰富全面的指令系统。包括数据传送、算术运算、逻辑运算、程序控制、串操作等多种类型的指令,满足各种复杂的计算和处理需求。这些指令可以灵活组合,形成强大的程序功能。高效执行实模式下的指令系统设计简单高效。每条指令的执行过程包括预取、译码和执行等步骤,CPU能够快速完成指令的解码和运算。这种简单明了的执行机制使得程序在实模式下能够高速运行。兼容性良好Intelx86系列CPU在不同版本之间保持了很强的指令系统兼容性。从8086到最新的Core系列处理器,基本指令集保持一致,使得软件能够在不同CPU型号之间无缝移植和运行。局限性约束由于受限于1MB的地址空间,实模式下的指令系统也存在一些局限性,如不能直接访问超出1MB的内存区域。这些限制最终促使x86CPU逐步过渡到更强大的保护模式。

3.2.1数据传送指令1内存与寄存器间传送这类指令能够在CPU内部寄存器和内存单元之间来回传送数据,实现数据的加载和存储。通过这些指令,程序可以灵活地操纵数据,满足各种计算和处理需求。2寄存器之间传送指令还支持不同通用寄存器之间的数据传输,可以在运算中快速调配和交换数据,提高程序的执行效率。3立即数赋值这类指令可以直接将立即数值加载到寄存器或内存单元中,方便程序初始化和设置变量值。4串操作传送针对连续的内存区域,指令还支持批量的数据传送操作,如块数据的加载和存储,提高了数据处理的效率。

3.2.2算术运算指令加法指令通过加法指令可以实现数值的加法运算,支持寄存器、内存和立即数之间的加法操作。减法指令减法指令可以完成寄存器、内存和立即数之间的减法运算,满足程序中的各种减法需求。乘法指令乘法指令能够实现寄存器和内存单元之间的乘法计算,是程序中重要的算术运算功能。除法指令除法指令支持寄存器和内存单元之间的除法运算,为程序提供了必要的除法功能。

3.2.3逻辑运算指令1与操作对位进行与运算2或操作对位进行或运算3非操作对位进行非运算4异或操作对位进行异或运算在实模式下,逻辑运算指令可以对寄存器或内存中的数据执行位级别的与、或、非和异或操作。这些指令可以高效地完成数据的逻辑组合和处理,广泛应用于位操作、掩码运算、标志位控制等场景。它们是构建复杂程序逻辑的重要基础指令。

3.2.4程序控制指令1跳转指令通过无条件跳转、条件跳转等指令,可以实现程序流程的灵活控制,实现分支处理和循环结构。2调用指令调用指令可以保存当前执行状态,转去执行其他子程序或函数,并在完成后恢复现场,实现代码的模块化和复用。3中断指令中断指令能够响应外部中断信号,转入相应的中断服务程序处理,提高程序的交互性和实时性。

3.2.5串操作指令字符串传送这些指令可以高效地在内存中传送字符串数据