计算机系统指令的机器码表示方法及8086的寻址方式和指令系统

计算机是通过执行指令来处理各种数据的，因此，一条指令即要指出如何处理数据，同时还应指出数据的来源、操作结果的去向。一般来说指令是由两部分组成，即操作码和操作数。

操作码给出该指令应完成何种操作。

操作数用来描述该指令的操作对象。

在指令中操作码是不可缺少的，但操作数可以没有，也可以有一个操作数或两个操作数。

操作码表示计算机执行什么操作，由一组二进制代码表示，在汇编语言中用助记符代表。

操作数可能指明了参与操作的数的本身，或规定了操作数的地址。如何寻找操作数，这就是指令的寻址方式，也是由指令编码格式指出。

根据操作数的个数，指令格式可分为以下几种：

I 无操作数

控制类指令，比如“HLT”暂停指令。

II 单操作数

只给出一个操作数地址。该操作数可在寄存器或存储器中，或指令中直接给出立即数。比如“INC CX”

III 双操作数指令

指令中有两个操作数，其中一个为目的操作数，另一个为源操作数。一个操作数在寄存器中，另一个在寄存器或存储器中，或指令中直接给出立即数。不允许两个都在存储器中。

IV 三操作数指令

ADC AX, BX ；该指令完成操作数AX、BX和CF位相加。

由此可见，操作数可分为源操作数和目的操作数。

源操作数：只能读取的操作数。

目的操作数：即可读取又可写入（存放操作结果）的操作数。

操作数还可分为数据操作数和地址操作数。

指令的长度主要取决于指令操作码的长度、操作数的长度和操作数的个数。通常指令字长位数越多，所能表示的操作信息也就越多，指令功能就越丰富。但位数多则指令所占的存储空间就多，读取指令的时间就增加。

字长（一般是指CPU的机器字长）是指CUP—次能够处理的二进制数位数，它都是字节长度（8位二进制数）的1、2、4或8倍，也就是8、16、32或64位。因此,指令字长也是字节的简单倍数，如一字节指令，二字节指令、三字节指令......。

一条指令中的信息按其含义分成若干个信息段，每一信息段占一个字节或多个字节，且按一定的顺序排列，这便于CPU解释执行。如8086/8088CPU的指令系统，它釆用1-6个指令字节的变字长，它包括：

第1字节：操作码；

第2字节：寻址方式；

第3-6字节：操作数；

三部分组成。

指令格式如下：

其中，第一个字节：

高6位是操作码。

W位说明传递数据的类型是字（W＝1）还是字节（W＝0）（Word）；

D位标明数据传送的方向：D＝0，数据从寄存器传出； D＝1，数据传至寄存器；(Destination)。

其中，第二个字节：

REG字段：寄存器号，用3位编码寻址8种不同的寄存器，再根据第一字节中W位，选择8位或16位寄存器。如下图所示。(对使用段寄存器的指令，REG字段占2位)

8086指令的二进制编码非常多，很难以一张表实现指令与机器语言的对照。

为每种基本指令类型给出一个编码格式，对照格式填上不同的数字表示不同的寻址方式、数据类型，即可求得每条指令的机器码。

8086指令系统采用变长指令，指令的长度可由1～6字节组成。

机器指令的长度：变长，由操作码+寻址方式+操作数所需字节数来决定；

汇编指令的长度：汇编指令对应的机器指令的长度。

指令执行的过程就要考虑到指令长度：

① CPU从CS：IP所组成的地址中读取指令，将这个指令存放到指令缓存器中；

② IP = IP + 所读指令的字节数；

③ 执行指令缓存器中的内容，回到步骤1，重复这个过程。

1 寄存器间传送指令的编码

MOV SP，BX

该指令的功能是将BX寄存器的内容送到SP寄存器中。

MOV指令从10001000（ox88）开始编码。

该指令的编码格式为：100010DW MOD REG R/M.

W＝1：表示传送的是字数据；

REG字段：选择SP，则REG字段编码＝100；

D位＝1：表示数据传至所选的寄存器(SP)；

MOD＝11：因另一个操作数BX也是寄存器。

根据W＝1及寄存器名称为BX，从上图查得R/M＝011。

所以，该指令的2字节编码为8B E3H。

2 寄存器与存储器间传送指令的编码

MOV CL， [BX+l234H]

该指令的功能是将有效地址为(BX+1234H)存储单元中的数据字节传送到CL中。

指令的编码格式为：100010DW MOD REG R/M 数据.

第1、2字节可通过查表得到；第3字节存放16位位移量的低字节34H； 第4字节存放高字节12H 。

所以该指令的4字节编码为8A 8F 34 12H 。

3 立即数寻址指令的编码

MOV [BX+2100H]， 0FA50H

指令的功能是将16位立即数送到指定有效地址的字存储单元中；其中低字节50H送列[BX+2100H]单元，高字节FAH送到(BX+2101H)单元。

该指令的编码格式为：110011W MOD 000 R/M 数据 数据（若W=1）.

指令中不但有16位立即数，还有16位位移量；

所以，该指令的6字节编码为C7 87 00 21 50 FA H。

4 包含段寄存器的指令的编码

MOV DS， AX

指令的功能是将AX寄存器的内容传送到数据段寄存器DS。

该指令的编码格式为：10001110 MOD 0 REG R/M .

段寄存器DS的编码为11，即REG字段为11；另一个操作数也是寄存器，所以MOD＝11，而R/M字段应填上AX的三位代码000 .

所以，该指令的2字节编码为8E D8H。

5 段超越前缀指令的编码

MOV [BX]， DL

指令的功能是将DL寄存器的内容传送到有效地址为(BX)的字节存储单元。

该指令（不带段超越前缀）的编码格式为：100010DW MOD 0 REG R/M .

数据从寄存器传出，则D=0；传递数据为字节，则W=0；进而，REG=010；另一个操作数是存储器，所以MOD＝00，而R/M=111 .该指令的编码是在不带段超越前缀的指令代码为88 17H.

在指令代码前加一个8位的段超越的缀代码，代码的格式为001××110，其中××位表明段超越寄存器。由于段寄存器CS的代码为01，所以指令的第1个字节的编码为00101110，即 2EH.

所以，该指令的机器码为2E 88 17H。

6 重点汇编指令

7 主要寻址方式

8 机器码汇编指令与ASCII

再来一段机器码、汇编代码、C语言代码对照：

－End－