1. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 1 Chapter four 80x86 Instruction Set （ 1 ）

2. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2 Instruction Encodings The 80x86 uses a binary encoding for each machine operation. While it is important to have a general understanding of how the 80x86 encodes instructions, it is not important that you memorize the encodings for all the instructions in the instruction set. If you were to write an assembler or disassembler (debugger), you would definitely need to know the exact encodings. For general assembly language programming, however, you won’t need to know the exact encodings. However, as you become more experienced with assembly language you will probably want to study the encodings of the 80x86 instruction set. Certainly you should beaware of such terms as opcode, mod-reg-r/m byte, displacement value, and so on.

3. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 3 Machine Language Codes Each instruction is coded as one or more bytes The first byte is generally an OpCode –A numeric code representing a particular instruction or class of instructions Additional bytes may affect the action of the instruction or provide information about the data acted upon by the instruction

4. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 4 Variable Format Instructions The meaning of bits in an instruction varies depending on the instruction The number of bytes in an instruction varies depending on the needs of the instruction Basic 8086 instruction format Opcodedwmodregr/m low disp/datahi disp/data low datahi data

5. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 5 Opcode 8086 Opcodes are 6, 7, or 8 bits –d(irection) bit - used for instructions that code a register as one of the operands 1 = register is destination, 0 = register is source –w(idth) bit - used to distinguish byte(0)/word(1) operands 7-bit opcodes do not use d, 8-bit opcodes do not use either d or w Opcodedw

6. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 6 mod/reg/r/m The second byte of some instructions is divided into three fields The reg field, together with the w bit (in the opcode), specifies a register operand –If there is only one register operand, d specifies whether it is the source or destination –If there are two registers, reg specifies the destination register modregr/m

7. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 7 reg regw=1w=0 000AXAL 001CXCL 010DXDL 011BXBL 100SPAH 101BPCH 110SIDH 111DIBH The reg field contains a number between 0 and 7. Depending on the w- bit setting, this selects one of 8 registers as an operand used by the instruction

8. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 8 register/memory Interpretation depends on mod field contents –mod = 11r/m=(same code as reg) second operand is the specified register –mod = 00r/m=110 second argument is the address specified in the the next two bytes of the instruction, direct near addressing - DS:offset (Unless segment override is in effect)

9. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 9 More mod/r/m All other combinations specify indirect addressing –Target Address = [BX/BP]+[SI/DI]+disp –mod specifies the size of the displacement which is coded in the next one or two bytes of the instruction modr/mmode 00110direct 00---no disp 01allbyte disp 10allword disp 11allregister (see next table)

10. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 10 Indirect Address Modes r/msegaddr 000DSBX+SI 001DSBX+DI 010SSBP+SI 011SSBP+DI 100DSSI 101DSDI 110SSBP 111DSBX if mod = 01 or 10 –disp is added if mod = 00 –no displacement Exception: mod = 00 and r/m = 110 –direct addressing using a 16-bit offset and DS register

11. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 11 Immediate Operands Data is stored in the instruction in the byte or bytes immediately following the address information If bytes 3 or 4 contain a displacement the data follows the displacement info –data may be a single byte or a word

12. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 12 Disclaimer Not all instructions conform to the formats described so far! The 8086 instruction set is very complex. Some opcodes are only 4-5 bits in length, and others are 16-bits. We have hit only the highlights here.

13. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 13 MOV movreg,reg2100010dw modregr/m movreg,mem3-4100010dw modregr/m disp(1-2) movreg,imm2-31011wreg data(1-2) movacc,mem31010000w disp(2) movmem,acc31010001w disp(2) movmem,imm4-61100011w modregr/m disp(1-2) data(1-2)

14. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 14 Sample Machine Codes 0000 000A a dw 10 0002 00 b db ?.code 0000 8B DF mov bx,di 0002 8A F9 mov bh,cl 0004 8B 1E 0000 R mov bx,a 0008 8A 26 0002 R mov ah,b 000C 8B 12 mov dx,[si][bp] 000E A0 0002 R mov al,b 0011 8A 26 0002 R mov ah,b 0015 BB 0003 mov bx,3 0018 B1 03 mov cl,3 001A C7 06 0000 R 0064 mov a,100 0020 C6 06 0002 R FF mov b,255

15. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 15 PC-Relative Addressing The jump instructions use an addressing mode called PC-relative or self-relative The machine code contains a displacement that is added to the current IP to cause a jump to occur The assembler must calculate this displacement

16. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 16 JMP Direct intrasegment short –11101011 disp Direct intrasegment (near) –11101001 disp-low disp-high Indirect intrasegment –11111111 mod 100 r/m Indirect intersegment –11111111 mod 101 r/m Direct intersegment (far) –11101010 offset-low offset-high seg-low seg-high

17. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 17 JMP Example 003C LP:... 0054JMPLP... 010CJMPELP... 0406 ELP: 0406JMP XYZ disp=3C-56=E6 –11101011 11100110 disp=406-10E=2F8 * disp=406-10F=2F7 –11101001 11110111 00000010 Assume XYZ is a far label at 01C5:0094 –EA 94 00 C5 01

18. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 18 Conditional Jumps These are always 2 bytes (8086-80286) –opcode disp –JA: 01110111 disp –JE: 01110100 disp –Jwhatever: 0111xxxx disp 80386 and later processors allow near jumps –opcode is 1000xxxx disp-lo disp-hi

19. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 19 例：写出下面指令的机器语言编码。 MOV ［ BX ＋ DI － 6 ］， CL =88H 、 49H 、 FAH 100010DWmodr/mregdisp8 100010 0 011111010 01001 1000 1000 0100 1001 1111 1010

20. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 20 000000DWmodr/mregDisp-L 000000 1 100100110 10001000 Disp-H 00001000 03H 81H 26H 08H 例： 写出下面指令的机器语言编码。 ADD AX, ［ BX ＋ DI － 0826 ］ 0000 0011 1000 0001 0010 0110 0000 1000

21. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 21 Addressing Modes on the x86 This is one of the most important issues for your studying of the assembly language programming “ 寻址方式 ” 是你学习汇编语言指令及程序设计的基础！！！

22. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 22 Addressing Modes on the x86 The x86 instructions use THREE different operand types: Constants( 立即数寻址方式） mov al, 30h registers （寄存器寻址方式） mov ah,al memory addressing （存储器寻址方式） mov [2000h],al

23. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 23 8086/8088 的寻址方式 所谓寻址方式就是寻找操作数存放地址（位置） 的方法。在 8086/8088 系统中操作数存放的位置用以下 3 种： ⑴ 操作数包含在指令字节中。即指令格式中操作 数部分就是操作数本身。这种操作数叫立即数操作数 。 ⑵ 操作数存放在 CPU 的某个内部寄存器中。这种 操作数叫寄存器操作数。 ⑶ 操作数在内存的数据区中。这种操作数叫存储 器操作数。

24. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 24 在 8086/8088 系统中，操作数又可分为两大类： 数据操作数和地址操作数。因此，寻址方式也分为数 据寻址方式和地址寻址方式两大类。 1. 数据的寻址方式 1 ）立即数寻址方式 例如： MOV AL, 80H MOV AX, 1234H AL 操作码字节 80H 存储器 指令码指令码 操作码字节 12H 存储器 AL 指令码指令码 AH 34H 1234 80H 1234

25. Chapter Four–80x86 Instruction Set Principles of Microcomputers 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 2016年1月12日 25 2 ）寄存器寻址方式 例如： MOV AX, CX 89 C1 存储器 AX CX 指令码 （包括操作数）