五、微机CPU的指令系统
1、汇编语言指令格式
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：
l 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；
l 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"；"。
对指令还要掌握以下几个方面内容：
l 要求指令操作数的寻址方式；
l 指令对标志位的影响、标志位对指令的影响；
l 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。
2、指令系统
通常，把指令按其功能分成以下几大类：
l 数据传送指令
l 标志位操作指令
l 算术运算指令
l 逻辑运算指令
l 移位操作指令
l 位操作指令
l 比较运算指令
l 循环指令
l 转移指令
l 条件设置字节指令
l 字符串操作指令
l ASCII-BCD码运算调整指令
l 处理器指令
（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)。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, AL MOV BP, SP MOV ECX, EBX
MOV DS, AX MOV [BX], CH MOV [BX+SI], AX
源操作数是存储单元
MOV AL, [100H] MOV BX, ES:[DI] MOV EDX, [BX]
MOV BX, VARW MOV 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, 89H MOV BX, -100H MOV EDX, 12345678H
MOV VARW, 200H MOV [BX], 2345H MOV [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。
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，仅供参考。读者可考虑用其它办法来完成同样的功能。
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。
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。
ž 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。
ž 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。
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。
4、取有效地址指令LEA(Load Effective Address)
指令LEA是把一个内存变量的有效地址送给指定的寄存器。其指令格式如下：
LEA Reg, Mem
该指令通常用来对指针或变址寄存器BX、DI或SI等置初值之用。其功能如图5.4所示。
例如：
…
BUFFER DB 100 DUP(?)
…
LEA BX, BUFFER ;把字节变量BUFFER在数据段内的偏移量送给BX
…
问题：指令“LEA BX BUFFER”和“MOV BX, OFFSET BUFFER”的执行效果是一样的吗？指令“LEA BX,[BX+200]”和“MOV BX,OFFSET [BX+200]”二者都正确吗？
5、取段寄存器指令(Load Segment Instruction)
该组指令的功能是把内存单元的一个“低字”传送给指令中指定的16位寄存器，把随后的一个“高字”传给相应的段寄存器(DS、ES、FS、GS和SS)。其指令格式如下：
LDS/LES/LFS/LGS/LSS Reg, Mem
指令LDS(Load Data Segment Register)和LES(Load Extra Segment Register)在8086CPU中就存在，而LFS和LGS、LSS(Load Stack Segment Register)是80386及其以后CPU中才有的指令。
若Reg是16位寄存器，那么，Men必须是32位指针；若Reg是32位寄存器，那么，Men必须是48位指针，其低32位给指令中指定的寄存器，高16位给指令中的段寄存器。指令的执行结果如图5.5所示。
例如：
…
POINTER DD 12345678H
…
LDS BX, POINTER
…
指令的执行结果如图5.5所示。各寄存器的内容分别为：(BX)=5678H，(DS)=1234H。
6、堆栈操作指令(Stack Operation Instruction)
堆栈是一个重要的数据结构，它具有“先进后出”的特点，通常用来保存程序的返回地址。它主要有两大类操作：进栈操作和出栈操作。
1)、进栈操作
a) PUSH(Push Word or Doubleword onto Stack)
指令格式：PUSH Reg/Mem
PUSH Imm ;80286+
一个字进栈，系统自动完成两步操作：SP←SP-2，(SP)←操作数；
一个双字进栈，系统自动完成两步操作：ESP←ESP-4，(ESP)←操作数。
b) PUSHA(Push All General Registers)
指令格式：PUSHA ;80286+
其功能是依次把寄存器AX、CX、DX、BX、SP、BP、SI和DI等压栈。
c) PUSHAD(Push All 32-bit General Registers)
指令格式：PUSHAD ;80386+
其功能是把寄存器EAX、ECX、EDX、EBX、ESP、EBP、ESI和EDI等压栈。
2)、出栈操作
a) POP(Pop Word or Doubleword off Stack)
指令格式：POP Reg/Mem
弹出一个字，系统自动完成两步操作：操作数←(SP)，SP←SP-2；
弹出一个双字，系统自动完成两步操作：操作数←(ESP)，ESP←ESP-4。
b) POPA(Pop All General Registers)
指令格式：POPA ;80286+
其功能是依次把寄存器DI、SI、BP、SP、BX、DX、CX和AX等弹出栈。其实，程序员不用记住它们的具体顺序，只要与指令PUSHA对称使用就可以了。
c) POPAD(Pop All 32-bit General Registers)
指令格式：POPAD ;80386+
其功能是依次把寄存器EDI、ESI、EBP、ESP、EBX、EDX、ECX和EAX等弹出栈，它与PUSHAD对称使用即可。
7、转换指令XLAT(Translate Instruction)
转换指令有两个隐含操作数BX和AL。指令格式如下：
XLAT/XLATB
其功能是把BX的值作为内存字节数组首地址、下标为AL的数组元素的值传送给AL。其功能描述的表达式是：AL←BX[AL]，其功能示意图如图5.6所示。
简单例子：
X DW 1122H,3344H,5566H,7788H。
LEA BX,X。
MOV AL,03H。
XLAT。
结果AL为33H。
XLAT作用:将((BX)+(AL))送给(AL)----简单:将BX为首地址的,偏移地址为AL的内容送给AL。
在运行XLAT之前,AL=3 BX=(X的首地址)。
这时BX+AL就是33....为什么?注意高地址放在下面。
22------BX指向这里。
11。
44。
33-----偏移地址AL为3的位置就是这里。
XLAT X。
在执行XLAT之前,先将X的地址送给BX,偏移次数送给AL。
XLAT即为查找指令 (一个字节)。
8、I/O指令
有关I/O指令将在后面I/O指令中介绍，在此从略。