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1 TD-PIT++ 32 位微机原理及接口技术 实验教程 西安唐都科教仪器公司 Copyright Reserved 2009

2 版权声明 本实验教程的版权归西安唐都科教仪器开发有限责任公司所有, 保留一切权 利 未经本公司书面许可, 任何单位和个人不得擅自摘抄 复制本实验教程的部分或全部, 并以任何形式传播 西安唐都科教仪器开发有限责任公司,2009(C),All Right Reserved. 80X86 微机原理及接口技术实验教程 版权所有未经许可严禁复制技术支持邮箱 唐都公司网址 :

3 目 录 第 1 章实模式下的 80X86 机器组织 X86 寄存器 X86 存储器寻址 X86 指令集...6 第 2 章 16 位微机原理及其程序设计实验 显示程序实验 数据传送实验 数码转换程序实验 运算类编程实验 分支程序设计实验 循环程序设计实验 子程序设计实验...43 第 3 章 32 位指令及其程序设计实验 X86 指令及程序设计 位指令及寻址实验...50 第 4 章 80X86 微机接口技术及其应用实验 /32 位 I/O 接口设计实验 地址译码电路设计实验 静态存储器扩展实验 中断控制实验 DMA 特性及 8237 应用实验 定时 / 计数器应用实验 并行接口实验 串行控制器应用实验 A/D 转换实验 D/A 转换实验 键盘扫描及显示设计实验 电子发声设计实验 点阵 LED 显示设计实验 图形 LCD 显示设计实验 步进电机实验 直流电机闭环调速实验 温度闭环控制实验 I

4 第 5 章保护模式下的 80X86 机器组织 实模式和保护模式 寄存器组织 保护模式下的分段存储管理机制 任务管理的概念 任务内的控制转移 任务间的控制转移 中断 / 异常管理 基于 Tddebug 的保护模式程序设计 第 6 章保护模式微机原理及其程序设计实验 描述符及描述符表实验 特权级变换实验 任务切换实验 中断与异常处理实验 第 7 章 80X86 虚拟存储器的组织及其管理 分段管理机制 分页管理机制 第 8 章保护模式下的存储器扩展及其应用实验 保护模式下的存储器扩展实验 附录 A Tddebug 集成操作软件使用说明 附录 B Tdpit 集成操作软件使用说明 附录 C 系统实验程序清单 II

5 第 1 章实模式下的 80X86 机器组织 微处理器发展是从 8086/8088 开始, 经 直到现在的 Pentium 及 Core2 等微处理器 无论哪种微处理器, 从 开始都统称为 80X86 系列微机 80X86 支持实模式和保护模式两种运行模式 在实模式下,80X86 相当于一个可以进行 32 位处理的快速 8086/8088, 所有为 8086/8088 设计的程序几乎都可适用于 80X86 处理器 X86 寄存器 80X86 寄存器的宽度大多是 32 位, 可分为如下几组 : 通用寄存器 段寄存器 指令指针及标志寄存器 系统地址寄存器 调试寄存器和测试寄存器 应用程序主要使用前三组寄存器, 只有系统程序才会使用各种寄存器 这些寄存器是 80X86 系统微处理器先前处理器 (8086/ 和 80286) 寄存器的超集, 所以,80X86 包含了先前微处理器的全部 16 位寄存器 8086/8088 没有系统地址寄存器和控制寄存器等 通用寄存器 80X86 有 8 个 32 位通用寄存器, 这 8 个寄存器分别命名为 EAX ECX EDX EBX ESP EBP ESI 和 EDI 它们是原先的 16 位通用寄存器的扩展, 请参考图 这些通 1

6 用寄存器的低 16 位可以作为 16 位的寄存器独立存取, 并把它们命名为 AX CX DX BX SP BP SI 和 DI, 它们也就是 X86 系列微处理器先前的 8 个 16 位通用寄存器 存取这些 16 位的寄存器时, 相应的 32 位通用寄存器的高 16 位不受影响 与先前的微处理器一样,AX BX CX DX 这 4 个 16 位的数据寄存器的高 8 位和低 8 位可以被独立存取, 分别命名为 AH AL,BH BL,CH CL,DH DL 在存取这些 8 位寄存器时, 相应的 16 位寄存器的其它位不受影响, 相应的通用寄存器的其它位也不受影响 这些 32 位通用寄存器不仅可以传送数据 暂存数据 保存数据, 而且还可以在基址和变址寻址时, 存放地址 例如 : MOV EAX, H MOV [EBX],EAX ADD EAX,[EBX+ESI+1] MOV AL,[ECX+EDI+1234] SUB CX,[EAX-12] 在以前的微处理器中, 只有 BX BP SI 和 DI 可以在基地址和变址寻址时存放地址, 而现在 80X86 的 8 个 32 位通用寄存器都可以作为指针寄存器使用, 所以说这些 32 位通用寄存器更具有通用性 段寄存器 80X86 有 6 个 16 位段寄存器, 分别命名为 CS SS DS ES FS 和 GS 在实模式下, 代码段寄存器 CS 堆栈段寄存器 SS 数据段寄存器 DS 和附加段寄存器 ES 的功能与以前微处理器中对应段寄存器的功能相同 FS 和 GS 是 80X86 新增加的段寄存器 因此,80X86 上运行的程序可同时访问多达 6 个段 在实模式下, 内存单元的逻辑地址仍然是 段值 : 偏移 形式 为了访问一个给定内存段中的数据, 可直接把相应的段值装入某个段寄存器中 例如 : MOV AX,SEG BUFFER MOV FS,AX MOV AX,FS:[BX] 指令指针和标志寄存器 80X86 的指令指针和标志寄存器也是以前微处理器的指令指针 IP 和标志寄存器 FLAG 的 32 位扩展 1. 指令指针寄存器 80X86 的指令指针寄存器扩展到 32 位, 记为 EIP EIP 的低 16 位是 16 位的指令指针 IP, 它与以前微处理器中的 IP 相同 IP 寄存器提供了用于执行 8086 和 代码的指令指针 由于实模式下段的最大范围是 64K, 所以 EIP 中的高 16 位必须是 0, 仍然相当于只有低 2

7 16 位的 IP 起作用 2. 标志寄存器 80X86 的指令寄存器也扩展到 32 位, 记为 EFLAGS 与 8086/8088 的 16 位标志寄存器相比, 增加了 4 个控制标志, 分别为 :IO 特权标志 IOPL 嵌套任务标志 NT 重启动标志 RF 虚拟 8086 方式标志 VM 它们分别是: (1)IO 特权标志 IOPL(I/O Privilege Level): 位 12 13, 按特权级从高到低取值 :0, 1,2 和 3 只有当前特权级 CPL 在数值上小于或等于 IOPL,I/O 指令才可以执行 (2) 嵌套任务标志 NT(Nested Task): 位 14, 在保护模式下中断和 CALL 指令可以引起任务切换, 任务切换时令 NT=1, 否则 NT 清零 在中断返回指令 IRET 执行时, 如果 NT=1, 则中断返回引起任务切换, 否则只产生任务内的控制转移 (3) 重启动标志 RF(Restart Flag): 位 16, 重启动标志控制是否接受调试故障 (4) 虚拟 86 方式标志 VM(Virtual 8086 Mode): 位 17, 在保护模式下 VM=1 时, 32 位处理器工作在虚拟 86 模式下 以上 4 个控制标志位在实模式下不起作用, 从 开始的 32 位处理器都有 还有 4 个标志位 : 对齐检查标志 AC( 位 18) 虚拟中断允许标志 VIF 虚拟中断挂起标志 VIP 标识标志位 CD, 后三个只对 Pentium 有效 32 位标志寄存器的内容如图 所示 I D V I P 19 V I F 18 A C 17 V M 16 R F N T IOPL 11 O F 10 D F 9 I F 8 T F 7 S F 6 Z F A F P F C F 图 位标志寄存器 3

8 1.2 80X86 存储器寻址 80X86 支持以前微处理器的各种寻址方式 在立即寻址方式和寄存器寻址方式中, 操作数 可达 32 位宽 在存储器寻址方式中, 不仅操作数可达 32 位, 而且寻址范围和方式更加灵活 存储器寻址 80X86 继续采用分段的方法管理存储器 存储器的逻辑地址由段基地址和段内偏移两部分表示, 存储单元的地址由段地址加上段内偏移所得 段寄存器指示段基地址, 各种寻址方式决定段内偏移 在实模式下, 段基地址是 16 的倍数, 段的最大长度是 64K 段寄存器内所含的是段基地址对应的段值, 存储单元的物理地址是段寄存器内的段值乘 16 加上段内偏移 所以,80X86 在实模式下与 8086/8088 相似 DS 寄存器是主要的数据段寄存器, 对于访问除堆栈外的数据段它是一个默认的段寄存器 在以 BP 或 EBP 或 ESP 作为基地址寄存器访问堆栈时, 默认的段寄存器是 SS 某些字符串操作指令总是使用 ES 段寄存器作为目标操作数的段寄存器 此外 CS SS ES FS 和 GS 也都可以作为访问数据时引用的段寄存器, 但必须显式地在指令中指定 一般的, 使 DS 含有最经常访问的数据段的段值, 而用 ES FS 和 GS 含有那些不经常使用的数据段的段值 例如 : MOV EAX,[SI] ; 默认段寄存器 DS MOV [BP+2],EAX ; 默认段寄存器 SS MOV AL,FS:[BX] ; 显式指定段寄存器 FS MOV GS:[BP],DX ; 显式指定段寄存器 GS 存储器寻址方式 80X86 支持以前微处理器所支持的各种存储器寻址方式, 各种存储器寻址方式表示的都是有效地址 80X86 不仅支持各种 16 位偏移的存储器寻址方式, 而且还支持 32 位偏移的存储器寻址方式 80X86 允许内存地址的偏移可以由三部分内相加构成 : 一个 32 位基址寄存器, 一个可乘上比例因子 或 8 的 32 位变址寄存器, 及一个 8 位或 32 位的常数偏移量 如果含变址寄存器, 那么变址寄存器中的值先按给定的比例因子放大, 再加上偏移 在所有寻址方式中, 对数据的访问所默认引用的段寄存器取决于所选择的基址寄存器 如果基址寄存器是 ESP 或者 EBP, 那么默认的段寄存器从通常的 DS 改为 SS 对于别的基址寄存器的选择, 包括没有基址寄存器的情况,DS 仍然是默认的段寄存器 4

9 1.2.3 支持各种数据结构 80X86 支持的 基地址 + 变址 + 位移量 寻址方式能进一步满足各高级语言支持的数据结 构的需要 标量变量 记录 数组 记录的数组和数组的记录等数据结构可方便地利用 80X86 的这种寻址方式实现 5

10 1.3 80X86 指令集 80X86 的指令集包含了 8086/ 和 指令集 可分为如下 : 数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算和移位指令 控制转移指令 串操作指令 高级语言支持指令 条件字节设置指令 位操作指令 处理器控制指令和保护方式指令 80X86 是 32 位处理器, 其指令的操作数长度可以是 8 位 16 位或者是 32 位 对于 80X86 而言,32 位操作数是对 16 位操作数的扩展 80X86 既支持 16 位存储器操作数地址, 又支持 32 位的存储器操作数有效地址的扩展 所以,80X86 支持的 32 位操作数的指令往往就是对相应支持 16 位操作数指令的扩展 ;80X86 的 32 位存储器操作数有效地址方式往往就是对 16 位存储器操作数有效地址寻址方式的扩展 数据传送指令 数据传送指令实现在寄存器 内存单元或 I/O 端口之间传送数据和地址 80X86 的数据传送指令仍分成四种 : 通用数据传送指令 累加器专用传送指令 地址传送指令和标志传送指令 1. 通用传送指令组 80X86 的通用传送指令组含有如下十条指令 : 数值传送指令 MOV 符号扩展指令 MOVSX 零扩展指令 MOVZX 交换指令 XCHG 进栈指令 PUSH PUSHA PUSHAD 退栈指令 POP POPA POPAD (1) 数值传送指令 MOV MOV 指令与 8086/8088 的 MOV 指令相同, 可传送 8 位 16 位或 32 位数据 (2) 符号扩展指令 MOVSX 和零扩展指令 MOVZX 符号扩展指令的格式如下 : MOVSX DST,SRC 该指令功能是把源操作数 SRC 的内容送到目的操作数 DST, 目的操作数空出的位用源操作数的符号位填补 零扩展指令的格式如下 : MOVZX DST,SRC 该指令功能是把源操作数 SRC 的内容送到目的操作数 DST, 目的操作数空出的位用零填补 符号扩展指令和零扩展指令中的目的操作数 DST 必须是 16 位或 32 位寄存器, 源操作数 SRC 可以是 8 位或 16 位寄存器, 也可以是 8 位或 16 位存储器操作数 如果源操作数和目的操作数都是字, 那么就相当于 MOV 指令 这两条指令各不影响标志 6

11 (3) 交换指令 XCHG XCHG 指令与 8086/8088 的 XCHG 指令相同, 可传送 8 位 16 位或 32 位数据 (4) 进栈指令 PUSH 进栈指令 PUSH 与 8086/8088 格式一样, 但功能增强了, 压入堆栈的操作数还可以是立即数 从 80X86 开始, 操作数长度还可以达 32 位, 那么堆栈指针减 4 (5) 出栈指令 POP POP 指令与 8086/8088 的 POP 指令相同, 可弹出 32 位操作 (6)16 位全进栈指令 PUSHA 和全出栈指令 POPA PUSHA 指令和 POPA 指令提供了压入或弹出 8 个 16 位通用寄存器的有效手段, 它们的格式如下 : PUSHA POPA PUSHA 指令将所有 8 个通用寄存器 (16 位 ) 内容压入堆栈, 其顺序是 :AX CX DX BX SP BP SI DI, 然后堆栈指针寄存器 SP 的值减 16, 所以 SP 进栈的内容是 PUSHA 执行之前的值 POPA 指令从堆栈弹出内容以 PUSHA 相反的顺序送到这些通用寄存器, 从而恢复 PUSHA 之前的寄存器内容 但堆栈指针寄存器 ESP 的值不是由堆栈弹出, 而是通过增加 16 来恢复 这两条指令各不影响标志 (7)32 位全进栈指令 PUSHAD 和全出栈指令 POPAD PUSHAD 指令和 POPAD 指令提供了压入或弹出 8 个 32 位通用用寄存器的有效手段, 它们的格式如下 : PUSHAD POPAD PUSHAD 指令将所有 8 个通用寄存器 (32 位 ) 内容压入堆栈, 其顺序是 :EAX ECX EDX EBX ESP EBP ESI EDI, 然后堆栈指针寄存器 ESP 的值减 32, 所以 ESP 进栈的内容是 PUSHAD 执行之前的值 POPAD 指令从堆栈弹出内容以 PUSHAD 相反的顺序送到这些通用寄存器, 从而恢复 PUSHAD 之前的寄存器内容 但堆栈指针寄存器 SP 的值不是由堆栈弹出, 而是通过增加 32 来恢复 这两条指令各不影响标志 2. 地址传送指令组 (1) 装入有效地址指令 LEA 装入有效地址指令的格式和功能同 8086/8088 源操作数仍然必须是存储器操作数, 目的操作数是 16 位或者 32 位通用寄存器 当目的操作数是 16 位通用寄存器时, 那么只装入有效地址的低 16 位 (2) 装入指针指令组装入指针指令组有 5 条指令, 格式如下 : LDS REG,OPRD LES REG,OPRD 7

12 LFS REG,OPRD LGS REG,OPRD LSS REG,OPRD 这 5 条指令的功能是将操作数 OPRD 所指内存单元的 4 个或 6 个相继字节单元的内容送到指令助记符给定的段寄存器和目的操作数 REG 中 目的操作数必须是 16 位或 32 位通用寄存器, 源操作数是存储器操作数 如果目的操作数是 16 位通用寄存器, 那么源操作数 OPRD 含 32 位指针 如果目的操作数是 32 位通用寄存器, 那么源操作数 OPRD 含 48 位指针 如 : LSS SP,SPVAR ;SPVAR 是含有堆栈指针的双字这些指令各不影响标志 3. 标志传送指令组 80X86 的标志传送指令组含有以下 6 条指令 :LAHF SAHF PUSHF PUSHFD POPF 和 POPFD 指令 LAHF SAHF PUSHF 和 POPF 指令格式和功能与 8086/8088 相同 32 位标志寄存器进栈和出栈指令的格式如下 : PUSHFD POPFD PUSHFD 指令将整个标志寄存器的内容压入堆栈 ;POPFD 指令将栈顶的一个双字弹出到 32 位的标志寄存器中 这两条指令是 PUSHF 和 POPF 指令的扩展 PUSHFD 指令不影响各标志,POPFD 指令影响各标志 4. 累加器专用传送指令组 80X86 累加器专用传送指令组含有如下指令 :IN OUT 和 XLAT 输入指令 IN OUT 与 8086/8088 相同, 但可以通过累加器 EAX 输入 输出一个双字 如 : IN EAX,20H ; 从 20H 端口输入一个双字 OUT 20H,EAX ; 输出一个双字到 20H 端口表转换指令 XLAT 的格式和功能与 8086/8088 相同 但是从 80X86 开始存放基值的寄存器可以是 EBX 也就是说, 扩展的 XLAT 指令以 EBX 为存放基值的寄存器, 非扩展的 XLAT 指令以 BX 为存放基值的寄存器 算术运算指令 80X86 算术运算指令的操作数可以扩展到 32 位, 同时与 8086/8088 相比还增强了有符号数乘法指令的功能 1. 加法和减法指令组加法和减法指令组的功能与 8086/8088 相同, 有 8 条指令 :ADD ADC INC SUB SBB DEC CMP 和 NEG 但在 80X86 下指令的操作数可以扩展到 32 位, 如 : ADD EAX,ESI 8

13 ADC EAX,DWORD PTR [BX] INC EBX SUB ESI,4 SBB DWORD PTR [EDI],DX DEC EDI CMP EAX,EDX NEG ECX 2. 乘法和除法指令组乘法和除法指令组含有 4 条指令 :MUL DIV IMUL 和 IDIV (1) 无符号数乘法和除法指令无符号数乘法 MUL 指令和除法指令 DIV 指令的格式没有变 指令中只给出一个操作数, 自动根据给出的操作数确定另一个操作数 当指令中给出的源操作数为字节或字时, 它们与 8086/8088 相同 在源操作数为双字的情况下, 乘法指令 MUL 默认的另一个操作数是 EAX, 其功能是把 EAX 内容乘上源操作数内容所得积送入 EDX:EAX 中, 若结果的高 32 位为 0, 那么标志 CF 和 OF 被清 0, 否则被置 1; 除法指令 DIV 默认的被除数是 EDX:EAX, 其功能是把指令中给出的操作数作为除数, 所得的商送 EAX, 余数送 EDX (2) 有符号数乘法和除法指令原有的有符号数乘法指令 IMUL 和除法指令 IDIV 继续保持, 但操作数可以扩展到 32 位 当操作数为 32 位时, 它与无符号数乘法指令相同 另外,80X86 还提供了新形式的有符号数乘法指令 如 : IMUL DST,SRC IMUL DST,SRC1,SRC2 上述第一种格式是将目的操作数 DST 与源操作数 SRC 相乘, 结果送到目的操作数 DST 中 ; 第二种格式是将 SRC1 和 SRC2 相乘, 结果送到目的操作数 DST 中 3. 符号扩展指令组 80X86 的符号扩展指令有 4 条 :CBW CWD CWDE 和 CDQ 其中 CBW 和 CWD 的功能没有发生变化 ; 指令 CWDE 和 CDQ 是 80X86 新增的指令, 它们的格式如下 : CWDE CDQ 指令 CWDE 将 16 位寄存器 AX 的符号位扩展到 32 位寄存器 EAX 的高 16 位中 该指令是指令 CBW 的扩展 指令 CDQ 将寄存器 EAX 的符号位扩展到 EDX 的所有位 该指令是指令 CWD 的扩展 这些指令均不影响各标志 4. 十进制调整指令组十进制调整指令 DAA DAS AAA AAS AAM 和 AAD, 这 6 条指令的功能与 8086/8088 相同 9

14 1.3.3 逻辑运算和移位指令 80X86 的逻辑运算和移位指令包括逻辑运算指令 一般移位指令 循环移位指令和双精度移位指令 1. 逻辑运算指令组逻辑运算指令 NOT AND OR XOR 和 TEST 这 5 条指令, 除了其操作数可以扩展到 32 位外, 其它功能与 8086/8088 相同 2. 一般移位指令组一般移位指令组含有 3 条指令 :SAL/SHL SAR 和 SHR 算术左移指令 SAL 和逻辑左移指令 SHL 是相同的 从 80X86 开始, 操作数可扩展到 32 位 尽管这些指令的格式没有变化, 但移位位数的表达增强了 实际移位位数的变化范围是 0 至 循环移位指令组循环移位指令组有 4 条指令 :ROL ROR RCL 和 RCR 从 80X86 开始, 对循环指令 ROL 和 ROR 而言, 实际移位的位数将根据被移位的操作数的长度取 8 16 或 32 位的模 ; 对带进位循环移位指令 RCL 和 RCR 而言, 移位位数先取指令中规定的移位位数的低 5 位, 再根据被移位的操作数的长度取 9 17 或 32 位的模 4. 双精度移位指令组双精度移位指令 SHLD 和 SHRD 从 80X86 开始才有, 其格式如下 : SHLD OPRD1,OPRD2,m SHRD OPRD1,OPRD2,m 其中,OPRD1 可以是 16 位通用寄存器 16 位存储单元 32 位通用寄存器或者 32 位存储单元 ; 操作数 OPRD2 的长度必须与操作数 OPRD1 和长度一致, 并且只能是 16 位通用寄存器或者是 32 位通用寄存器 ;m 是移位位数, 或者是 8 位立即数, 或者是 CL 双精度左移指令 SHLD 的功能是把操作数 OPRD1 左移指定的 m 位, 空出的位用操作数 OPRD2 高端的 m 位填补, 但操作数 OPRD2 的内容不变, 最后移出的位保留在进位标志 CF 中 如果只移 1 位, 当进位标志和最后的符号位不一致是, 置溢出标志 OF, 否则清 OF 双精度右移指令 SHRD 的功能是把操作数 OPRD1 右移指定的 m 位, 空出的位用操作数 OPRD2 低端的 m 位填补, 但操作数 OPRD2 的内容不变, 最后移出的位保留在进位标志 CF 中 当移位位数是 1 时,OF 标志受影响, 否则清 OF 控制转移指令 控制转移指令可分为以下 4 组 : 转移指令 循环指令 过程调用和返回指令 中断调用指令和中断返回指令 1. 转移指令组 (1) 无条件转移指令 10

15 无条件转移指令 JMP 在分为段内直接 段内间接 段间直接和段间间接四类的同时, 还具有扩展形式, 扩展的无条件转移指令的转移目的地址偏移采用 32 位表示, 段间转移目的地址采用 48 位全指针形式表示 在实模式下, 无条件转移指令 JMP 的功能几乎没有提高 尽管 80X86 的无条件转移指令允许把 32 位的段内偏移送到 EIP, 但在实模式下段最大 64K, 段内偏移不能超过 64K, 所以不需要使用 32 位的段内偏移 (2) 条件转移指令 80X86 的条件转移指令 ( 除 JCXZ 和 JECXZ 指令处 ) 允许用多字节来表示转移目的地偏移与当前偏移之间的差, 所以转移范围可起出 -128~+127 在 80X86 中, 当寄存器 CX 的值为时, 转移的指令 JCXZ 可以被扩展到 JECXZ, 如 : JECXZ OK 它表示当 32 位寄存器 ECX 为 0 时, 转移到标号 OK 处 2. 循环指令组循环指令组含有 3 条指令 :LOOP LOOPZ/LOOPE 和 LOOPNZ/LOOPNE 这三条循环指令的非扩展形式保持原功能 它们的扩展形式使用 ECX 作为计数器, 即从 CX 扩展到 ECX 3. 过程调用和返回指令组过程调用指令 CALL 在分为段内直接 段内间接 段间直接和段间间接四种的同时, 还具有扩展形式 扩展的调用指令的转移目的地址偏移采用 32 位表示 对于扩展的段间调用指令, 转移目的地址采用 48 位全指针形式表示, 而且在把返回地址的 CS 压入堆栈时扩展成高 16 位为 0 的双字, 这样会压入堆栈 2 个双字 过程返回指令 RET 在分为段内返回和段间返回的同时, 还分别具有扩展形式 扩展的过程返回指令要从堆栈弹出双字作为返回地址的偏移 如果是扩展的段间返回指令, 执行时要从堆栈弹出包含 48 位返回地址全指针的 2 个双字 在实模式下, 段内过程调用指令和返回指令 RET 的非扩展形式, 它们与 8086/8088 的 CALL 和 RET 相同 4. 中断调用和中断返回指令组在实模式下, 中断调用指令 INT 和中断返回指令 IRET 的功能与 8086/8088 的相同 串操作指令 从 80X86 开始, 串操作的基本单位在字节和字的基础上增加了双字 1. 基本串操作指令对应于字节和字为元素的基本串操作指令没有变化 对应于双字为元素的基本串操作指令格式为 : LODSD ; 串装入指令 STOSD ; 串存储指令 MOVSD ; 串传送指令 SCANSD ; 串扫描指令 11

16 CMPSD ; 串比较指令其中,LODSD STOSD 和 SCANSD 指令使用累加器 EAX; 在 DF=0 时, 每次执行串操作后相应指针加 4, 在 DF=1 时, 每次串操作后相应指针减 4 这些以双字为元素的基本串操作指令的功能和使用方法与以字节或字为元素的基本串操作指令一样 它们分别是对应以字为元素的串操作指令的扩展 2. 重复前缀重复前缀 REP REPZ/REPE 和 REPNZ/REPNE, 在仍采用 16 位地址偏移指针的情况下以 CX 作为重复计数器, 在采用 32 位地址偏移的扩展情况下以 ECX 作为重复计数器 由于实模式下通常采用 16 位指针, 所以一般仍以 CX 作为计数器 3. 串输入指令串输入指令的格式如下 : INSB ; 输入字节 BYTE INSW ; 输入字 WORD INSD ; 输入双字 DWORD 串输入指令从由 DX 给出端口地址的端口读入一字符, 并送入由 ES:DI( 或 EDI) 所指的目的串中, 同时根据方向标志 DF 和字符类型调整 DI( 或 EDI) 在汇编语言中, 三条串输入指令的格式可统一如下一种格式 : INS DSTS,DX 4. 串输出指令串输出指令的格式如下 : OUTSB ; 输出字节 BYTE OUTSW ; 输出字 WORD OUTSD ; 输出双字 DWORD 串输出指令是把 DS:SI( 或 ESI) 所指的源串中的一个字符, 输出到由 DX 给出的端口, 同时, 根据方向标志 DF 和字符类型调整 SI( 或 ESI) 在汇编语言中, 三条串输入指令的格式可统一如下一种格式 : OUTS DX,SRCS 条件字节设置指令 从 80X86 开始新增加了一组条件字节设置指令 这些指令根据一些标志位设置某个字的 内容为 1 或 0 条件字节设置指令的一般格式为 : SET** OPRD 共有以下 30 个指令 : SETZ SETE SETNZ SETNE SETS SETNS SETO SETNO SETP SETPE SETNP SETPO SETB SETNAE SETC SETNB SETAE SETNC 12

17 SETBE SETNA SETNBE SETA SETL SETNGE SETNL SETGE SETLE SETNG SETNLE SETG 位操作指令 从 80X86 开始增加了位操作指令 这些位操作指令可以直接对一个二进制位进行测试 设置和扫描等操作 利用这些指令可以更有效地进行位操作 位操作指令可分为位扫描指令和位测试及设置指令组 1. 位扫描指令组位扫描指令组含有 2 条指令 : 顺向位扫描 BSF 指令和逆向位扫描 BSR 指令 其格式如下 : BSF OPRD1,OPRD2 BSR OPRD1,OPRD2 其中操作数 OPRD1 和 OPRD2 可以是 16 位或 32 位通用寄存器和 16 位或 32 位存储器单元 ; 但操作数 OPRD1 和 OPRD2 的位数长度必须相等 顺向位扫描 BSF 指令的功能是从右向左扫描字或者双字操作数 OPRD2 中第一个含 1 的位的位号送到操作数 OPRD1 逆向位扫描 BSR 指令的功能是从左向右扫描字或者双字操作数 OPRD2 中第一个含 1 的位的位号送到操作数 OPRD1 如果字或双字操作数 OPORD2=0, 那么零标志 ZF 被置 1, 操作数 OPRD1 的值不确定 ; 否则零标志 ZF 被清 0 2. 位测试及设置指令组位测试及设置指令含有 4 条指令, 其格式如下 : BT OPRD1,OPRD2 BTC OPRD1,OPRD2 BTR OPRD1,OPRD2 BTS OPRD1,OPRD2 其中操作数 OPRD1 可以是 16 位或 32 位通用寄存器和 16 位或 32 位存储单元, 用于指定要测试的内容 ; 操作数 OPRD2 必须是 8 位立即数或者操作数 OPRD1 长度相等的通用寄存器, 用于指定要测试的位 处理器控制指令 处理器控制指令用于设置标志 空操作和与外部事件同步等 1. 设置标志指令组设置进位标志 CF 的指令 CLC STC 和 CMC 保持原先相同 设置方向标志 DF 的指令 CLD 和 STD 保持原先相同 设置中断允许标志 IF 的指令 CLI 和 STI 的功能在实模式下保持与原先相同 在保持模式 13

18 下它们是 I/O 敏感指令 2. 空操作指令组空操作指令 NOP 的一般格式如下 : NOP 空操作指令的功能是什么都不干, 该指令就一个字节的操作码 3. 外同步指令和前缀 (1) 等待指令 WAIT 等待指令 WAIT 的一般格式如下 : WAIT 该指令的功能是等待直到 BUSY 引脚为高 BUSY 由数值协处理器控制, 所以该指令的功能是等待数值协处理器, 以便与它同步 (2) 封锁前缀 LOCK 封锁前缀 LOCK 可以锁定其后指令的目的操作数确定的存储单元, 这是通过使 LOCK 信号在指令执行期间一直保持有效而实现的 14

19 第 2 章 16 位微机原理及其程序设计实验 本章主要介绍汇编语言程序设计, 通过实验来学习 80X86 的指令系统 寻址方式以及程 序的设计方法, 同时掌握集成操作软件 Tdpit 的使用 2.1 显示程序实验 实验目的 1. 掌握在 PC 机上以十六进制形式显示数据的方法 2. 掌握部分 DOS 功能调用使用方法 3. 熟悉 Windows 集成操作软件 Tdpit 的操作环境和操作方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及说明 一般来说, 有很多程序需要显示输出提示运行的状况和结果, 有的还需要将数据区中的内容显示在屏幕上 本实验要求将指定数据区的数据以十六进制数形式显示在屏幕上, 并利用 DOS 功能调用完成一些提示信息的显示 通过本实验, 初步掌握实验系统配套操作软件的使用 实验中所使用 DOS 功能调用 (INT 21H) 说明如下 (1) 显示单个字符输出入口 :AH=02H 调用参数 :DL= 输出字符 (2) 显示字符串入口 :AH=09H 调用参数 :DS:DX= 串地址, $ 为结束字符 (3) 键盘输入并回显入口 :AH=01H 返回参数 :AL= 输出字符 15

20 (4) 返回 DOS 系统入口 :AH=4CH 调用参数 :AL= 返回码 程序流程图如图 所示 实验参考程序如下 实验程序清单 ( 例程文件名 :A1.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT USE16 MES DB 'Press any key to exit!',0ah,0dh,0ah,0dh,'$' MES1 DB 'Show a as hex:',0ah,0dh,'$' SD DB 'a' DATA ENDS CODE SEGMENT USE16 START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES MOV AH,09H INT 21H MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV SI,OFFSET SD MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,0AH JB C2 ADD AL,07H ASSUME CS:CODE,DS:DATA ; 显示退出提示 ; 显示字符串 ; 取高 4 位 ; 是否是 A 以上的数 取字节的高 4 位 数据是否 >=A? y 是 A-F, 加 7H 转换成 ASCII 码 送屏幕显示 取字节的低 4 位 数据是否 >=A? y 是 A-F, 加 7H 转换成 ASCII 码 送屏幕显示 图 显示程序实验参考流程图 C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ; 显示字符 MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ; 显示字符 MOV AH,02H INT 21H KEY: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下? INT 16H ;( 为观察运行结果, 使程序有控制的退出 ) JZ KEY n n 16

21 MOV AX,4C00H INT 21H CODE ENDS END START ; 结束程序退出 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 进入编辑调试集成环境 (2) 根据程序设计使用语言不同, 在 语言设置 菜单项中设置所使用的语言 如图 所示 该项一经设置, 会再下次启动后仍保持不变 图 设置语言环境 (3) 开始新建文件进行编程 点击 文件 菜单项中的 新建, 可以新建一个空白文档 默认名为 Td-pit1 如图 所示 图 新建空白文档 (4) 编写程序, 如图 所示, 并保存, 此时软件会提示输入新的文件名, 输入文件名 后点击保存 图 程序编辑界面 (5) 点击, 编译文件, 若程序编译无误, 然后再点击, 连接程序 编译连接成功会 17

22 在输出信息栏显示输出信息, 如图 所示 图 编译连接输出信息 (6) 编译连接成功后可以点击, 运行程序, 查看运行结果 (7) 可以点击, 调试程序, 进入调试界面, 进行程序的调试 18

23 2.2 数据传送实验 实验目的 1. 掌握与数据有关的不同寻址方式 2. 继续熟悉实验操作软件的环境及使用方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容 本实验要求将数据段中的一个字符串传送到附加段中, 并输出附加段中的目标字符串到屏 幕上 参考实验程序如下 实验程序清单 ( 例程文件名 :A2.ASM) DDATA SEGMENT ; 定义源数据段 MSR DB "HELLO,WORLD!$" LEN EQU $- MSR DDATA ENDS EXDA SEGMENT ; 定义附加数据段 MSD DB LEN DUP(?) EXDA ENDS MYSTACK SEGMENT STACK ; 定义堆栈段 DW 20 DUP(?) MYSTACK ENDS CODE SEGMENT ; 定义代码段 ASSUME CS:CODE,DS:DDATA,ES:EXDA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX ; 装载数据段寄存器 MOV AX,EXDA MOV ES,AX ; 装载附加数据段寄存器 MOV SI,OFFSET MSR ; 设置 SI MOV DI,OFFSET MSD ; 设置 DI MOV CX,LEN NEXT: MOV AL,[SI] ; 开始传输数据 MOV ES:[DI],AL INC SI INC DI DEC CX JNZ NEXT 19

24 PUSH ES POP DS ; 将附加段寄存器指向的段值赋给数据段寄存器 MOV DX,OFFSET MSD MOV AH,9 INT 21H KEY: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下? INT 16H ;( 为观察运行结果, 使程序有控制的退出 ) JZ KEY MOV AX,4C00H ; 结束程序退出 INT 21H CODE ENDS END START 将程序主体部分的寄存器间接寻址方式改为相对寻址方式, 则如下所示 MOV BX,0 MOV CX,LEN NEXT: MOV AL,MSR[BX] MOV ES:MSD[BX],AL INC BX LOOP NEXT 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 编写实验程序 (2) 编译连接无误后, 点击, 进入调试环境, 进行程序的调试 如图 所示 图 进入调试环境 (3) 按 F8 键单步运行程序, 执行完 MOV DS,AX 语句后, 观察 DS 寄存器中出现的段地址 激活 Dump 数据显示区, 用 Ctrl+G 命令, 输入要查看的数据区地址 - 0C69:0000 如图 所示 可以在 Dump 数据区看到 DS 数据段中 MSR 源数据串 - "HELLO,WORLD!$" 如图 所示 20

25 图 DS 源数据段数据 图 根据 DS 值查看数据段 (4) 继续单步运行程序, 执行 MOV ES,AX 语句后, 可以看到 ES 附加数据段出现的段地 址, 用同样的方法可以查看 ES:0000 的数据 如图 所示 图 根据 ES 值查看附加数据段 (5) 数据传输还没开始进行, 此时 ES 段的数据为空 继续单步执行完程序, 可以看到 ES 数据段逐渐被写入源数据段 DS 的数据 直到数据传输完毕, 可以看到 ES 数据段中目的数据串 MSD 已经被写入了数据串 -"HELLO,WORLD!$" 如图 所示 图 根据 ES 值查看附加数据段 21

26 (6) 可以更改程序中声明的源数据区数据, 考察程序的正确性 22

27 2.3 数码转换程序实验 实验目的 掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及说明 计算机输入设备输入的信息一般是由 ASCII 码或 BCD 码表示的数据或字符,CPU 一般均用二进制数进行计算或其他信息处理, 处理结果的输出又必须依照外设的要求变为 ASCII 码 BCD 码或七段显示码等 因此, 在应用软件中, 各类数制的转换和代码的转换是必不可少的 计算机与外设间的数码对应关系如表 所示 数码转换关系如图 所示 二进制 键盘 ASCII 码 ASCII 码 CRT 显示 光电机 ASCII 码 主 ASCII 码 打印机 拨码开关 BCD 码 机 段码 多段显示 数据开关 二进制 二进制 位显示 图 计算机与外设间的数码转换关系 表 数码转换对应关系 十六进制数 BCD 码 二进制机器码 ASCⅡ 码 七段码共阳共阴 H 40H 3FH H 79H 06H H 24H 5BH H 30H 4FH H 19H 66H H 12H 6DH H 02H 7DH H 78H 07H 23

28 H 00H 7FH H 18H 67H A H 08H 77H B H 03H 7CH C H 46H 39H D H 21H 5EH E H 06H 79H F H 0EH 71H 1. 将 ASCII 码表示的十进制数转换为二进制数 十进制数可以表示为 :D n 10 n +D n n -1+ +D =D i 10 i 其中 D i 代表十进制数 上式可以转换为 : D i 10 i =(( (D n 10+D n-1 ) 10)+D n-2 ) 10+ +D 1 ) 10+D 0 由上式可归纳十进制数转换为二进制的方法 : 从十进制数的最高位 D n 开始作乘 10 加次位 的操作, 依次类推, 则可求出二进制数结果 本实验要求将缓冲区中的一个五位十进制数 的 ASCII 码转换成二进制数, 并将转换 结果按位显示在屏幕上 转换过程的参考流程如图 所示 实验参考程序如下 : 实验程序清单 ( 例程文件名 :A3-1.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The ascii code of decimal code are:$' BUF DB 30H,30H,30H,31H,32H DB 10H DUP(0) DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET BUF MOV BX,000AH MOV CX,0004H MOV AH,00H MOV AL,[SI] SUB AL,30H A1: IMUL BX ADD AL,[SI+01] SUB AL,30H INC SI LOOP A1 MOV [SI],AX MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H INC SI ; 显示高字节 n 确定转换数的位数 n CX = N-1 取第一位 ASCII 码 减 30H 乘以 10 加下一位 ASCII 码减 30H 转换完否? y 送屏幕显示 图 十进制 ASCII 转换为二进制数参考流程 24

29 CALL SHOW DEC SI ; 显示低字节 CALL SHOW WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SHOW PROC NEAR MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H RET ENDP CODE ENDS END START ; 是否是 A 以上的数 ;show character ; 取低 4 位 ;show character 2. 将十进制数的 ASCII 码转换为 BCD 码 本实验要求将键盘输入的一个五位十进制数 的 ASCⅡ 码存放在数据区中, 转换为 BCD 码后, 并将转换结果按位分别显示于屏幕上 若输入的不是十进制数的 ASCⅡ 码, 则 输出 FF 提示 : 一字节 ASCⅡ 码取其低四位即变为 BCD 码 转换部分的实验流程参见 实验参考程序如下 : 实验程序清单 ( 例程文件名 :A3-2.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The BCD code of decimal are:$' BUF DB 31H,32H,33H,34H,35H DB 10H DUP(0) DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA 25

30 START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV CX,0005H MOV DI,OFFSET BUF A1: MOV BL,0FFH MOV AL,[DI] CMP AL,3AH ; 比较 AL 中的数是否是 0~9 的 ASCII 码 JNB A2 SUB AL,30H JB A2 MOV BL,AL A2: MOV AL,BL MOV [DI+05H],AL INC DI LOOP A1 MOV SI,DI MOV CX,05H MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H A3: CALL SHOW MOV DL,20H MOV AH,02H n INT 21H INC SI 确定转换数的位数 n CX = N BL = 0FFH 取数 是否 0-9 的 ASCII 码? y BL = ASCII-30H 保存 BL 到相应单元 转换完否? y 送屏幕显示 LOOP A3 WAIT1: MOV AH,1 INT 16H 图 十进制 ASCII 转换为 BCD 码数参考流程 JZ WAIT1 MOV AX,4C00H INT 21H SHOW PROC NEAR MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H n 26

31 INT RET ENDP CODE ENDS 21H END START 3. 将十六进制数的 ASCII 码转换为十进制数 十六位二进制数的值域为 , 最大可转换为五位十进制数 五位十进制数可表示为 : N D =D D D D 1 10+D 0 因此, 将十六位二进制数转换为五位 ASCⅡ 码表示的十进制数, 就是求 D1-D4, 并将它们转化为 ASCⅡ 码 本实验要求将缓冲区中存放的 000CH 的 ASCII 码转换成十进制数, 并将转换结果显示 在屏幕上 转换部分的实验流程参见 实验参考程序如下 : 实验程序清单 ( 例程文件名 :A3-3.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The ascii code of hex are:$' BUF DB 0CH,00H DB 10H DUP(0) DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV MOV MOV ADD ADD SI,OFFSET BUF DX,[SI] BX,SI BX,2 SI,7 n 取出转换数 SI 指向存储单元的尾地址 SI = SI -1 AX = 转换数 AX 除以 10,AX= 商, DX= 余数 将余数转化成 ASCII 码, 并保存 商为 0? y 将余下位填充为 0 送屏幕显示 A1: DEC SI 图 将十六进制数的 ASCII 码转换为十进制数参考流程 MOV AX,DX MOV DX,0000H MOV CX,000AH DIV CX XCHG AX,DX ADD AL,30H MOV [SI],AL CMP DX,0000H JNE A1 A2: CMP SI,BX JZ A3 DEC SI MOV AL,30H MOV [SI],AL JMP A2 A3: MOV CX,5 MOV SI,OFFSET BUF 27

32 ADD SI,2 MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H A4: CALL SHOW MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21H INC SI LOOP A4 WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SHOW PROC NEAR MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H RET ENDP CODE ENDS END START 4.BCD 码转换为二进制码 本实验要求将四个二位十进制数的 BCD 码存放在某一内存单元中, 转换出的二进制数码 存入其后的内存单元中, 转换结束, 送屏幕显示 转换部分的实验流程参见 实验参考程 序如下 : 实验程序清单 ( 例程文件名 :A3-4.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT 28

33 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 MES1 DB 'The BCD code of binary are:$' BUF DB 01H,07H,03H,04H,05H,01H,06H,08H DB 10H DUP(0) DDATA ENDS CODE SEGMENT CX = 转换的个数 ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX 取数的个位 MOV CX,0004H MOV DI,OFFSET BUF A1: MOV AL,[DI] ADD AL,AL MOV BL,AL ADD AL,AL ADD AL,AL ADD AL,BL INC DI MOV AH,00H ADD AL,[DI] 乘以 10 取数的十位, 与个位相加保存到相应单元将指针指向下一个数 n 转换完否? y 送屏幕显示 MOV [DI+07H],AX 图 BCD 码转换为二进制码 INC DI LOOP A1 MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV CX,04H MOV DI,OFFSET BUF ADD DI,08H A2: MOV AX,[DI] CALL SHWORD MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21H INC DI INC DI LOOP A2 WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SHWORD PROC NEAR MOV BL,AH CALL SHOW MOV BL,AL CALL SHOW RET ENDP 29

34 SHOW PROC NEAR PUSH AX PUSH DX MOV AL,BL AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H POP DX POP AX RET ENDP CODE ENDS END START 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 按照各实验要求分别编写实验程序 (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行功能执行程序, 观察运行结果 (4) 使用调试功能调试程序, 观察在调试过程中, 程序指令执行之后各寄存器及数据区的内容 (5) 更改数据区中的数据, 反复测试, 验证程序功能 30

35 2.4 运算类编程实验 实验目的 1. 掌握运算类指令编程及调试方法 2. 掌握运算类指令对各状态标志位的影响及测试方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及说明 80x86 指令系统提供了实现加 减 乘 除运算的基本指令, 可对表 所示的数据类 型进行算术运算 数制 表 数据类型算术运算表 二进制 BCD 码 带符号无符号组合非组合 运算符 操作数字节 字 多精度字节 ( 二位数字 ) 字节 ( 一位数字 ) 1. 二进制双精度加法运算 本实验要求计算 X+Y=Z, 将结果 Z 输出到屏幕, 其中 X=001565A0H,Y=0021B79EH 实验利用累加器 AX, 先求低十六位和, 并存入低址存储单元, 后求高 16 位和, 再存入高 址存储单元 由于低位和可能向高位有进位, 因而高位字相加语句需用 ADC 指令, 则低位相加有进位时,CF=1, 高位字相加时, 同时加上 CF 中的 1 在 以上微机中可以直接使用 32 位寄存器和 32 位加法指令完成本实验的功能 实验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 :A4-1.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES1 DB 'The result is:$' XL DW 65A0H XH DW 0015H YL DW 0B79EH YH DW 0021H DATA ENDS CODE SEGMENT 31

36 ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV AX,XL ADD AX,YL MOV BX,AX MOV AX,XH ADC AX,YH PUSH BX CALL SHWORD POP BX MOV AX,BX CALL SHWORD WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SHWORD PROC NEAR MOV BL,AH CALL SHOW MOV BL,AL CALL SHOW RET ENDP SHOW PROC NEAR PUSH AX PUSH DX MOV AL,BL AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H POP DX POP AX RET ENDP CODE ENDS 32

37 END START 2. 十进制数的 BCD 码减法运算 本实验要求计算 X-Y=Z, 其中,X Y Z 为 BCD 码, 其中 X=0400H,Y=0102H 实 验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 :A4-2.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES1 DB 'The result is:$' X DW 0400H Y DW 0102H DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AH,00H SAHF MOV SI,OFFSET X MOV AL,[SI] SBB AL,[SI+02H] DAS PUSHF AND AL,0FH POPF MOV BL,AL INC SI MOV AL,[SI] SBB AL,[SI+02H] DAS PUSHF AND AL,0FH POPF MOV BH,AL MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV AX,BX CALL SHWORD WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SHWORD PROC NEAR MOV BL,AH CALL SHOW MOV BL,AL CALL SHOW RET ENDP SHOW PROC NEAR 33

38 PUSH AX PUSH DX MOV AL,BL AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H POP DX POP AX RET ENDP CODE ENDS END START 3. 乘法运算 本实验要求实现十进制数的乘法, 被乘数和乘数均以 BCD 码形式存放于内存中, 被乘数 为 54320H, 乘数为 3H, 运算结束后, 将乘积在屏幕上显示 实验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 :A4-3.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES1 DB 'The result is:$' ERRMES DB 'Error exist!$' DATA1 DB 00H,02H,03H,04H,05H DATA2 DB 03H RESULT DB 06H DUP(0) DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET DATA2 MOV BL,[SI] AND BL,0FH CMP BL,09H JNC ERROR MOV SI,OFFSET DATA1 MOV DI,OFFSET RESULT MOV CX,0005H 34

39 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 A1: MOV AL,[SI+04H] AND AL,0FH CMP AL,09H JNC ERROR DEC SI MUL BL AAM ADD AL,[DI+05H] AAA MOV [DI+05H],AL DEC DI MOV [DI+05H],AH LOOP A1 MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV CX,06H MOV SI,OFFSET RESULT A2: CALL SHOW MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21H INC SI LOOP A2 WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H ERROR: MOV DX,OFFSET ERRMES MOV AH,09H INT 21H MOV AX,4C00H INT 21H SHOW PROC NEAR MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H RET 35

40 ENDP CODE ENDS END START 4. 用减奇数开平方运算 80x86 指令系统中有乘除法指令但没有开平方指令, 因此, 开平方运算是通过程序来实现 的 用减奇数法可求得近似平方根, 获得平方根的整数部分 我们知道,N 个自然数中的奇数 之和等于 N 2, 即 : 1+3+5=9= =16= =64=8 2 若要做 S 的开方运算, 那麽就可以从 S 中逐次减去自然数中的奇数 1,3,5,7, 一直 进行到相减数为 0 或不够减下一个自然数的奇数为止, 然后统计减去自然数的奇数个数, 它就 是 S 的近似平方根 本实验要求利用减奇法计算 0040H 的开平方值, 并将运算结果显示在屏 幕上 实验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 :A4-4.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The square root of $' MES2 DB ' is:$' NUMB DW 0040H DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS: CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV SI,OFFSET NUMB MOV AX,[SI] CALL SHWORD MOV DX,OFFSET MES2 MOV AH,09H INT 21H MOV AX,[SI] MOV CL,00H MOV DX,0001H A1: SUB AX,DX JB A2 INC CL ADD DX,02H JMP A1 A2: MOV BL,CL CALL SHOW WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 36

41 MOV AX,4C00H INT 21H SHWORD PROC NEAR MOV BL,AH CALL SHOW MOV BL,AL CALL SHOW RET ENDP SHOW PROC NEAR PUSH AX PUSH DX MOV AL,BL AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H POP DX POP AX RET ENDP CODE ENDS END START 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 按各实验要求编写实验程序 (2) 分别对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行功能运行程序, 观察运行结果 (4) 使用调试功能调试程序, 观察在调试过程中, 各运算指令执行后, 各寄存器 标志位及数据区内容的变化 (5) 更改数据区中的数据, 反复测试, 验证程序功能 37

42 2.5 分支程序设计实验 实验目的 掌握分支程序的设计方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及说明 程序有顺序 循环 分支和子程序四种结构形式, 分支结构的示意图如图 所示 本 实验要求参考图 流程, 通过求无符号字节序列中的最大值和最小值来反映分支程序的结构形 CX= 字节个数 条件满足? 满足 条件满足? 不满足 y CX=0? n 语句序列 y 语句序列 语句序列 BH=[SI],BL=[SI] SI=SI+1,AL=[SI] 图 分支结构示意图式 实验可以使用 BH,BL 作为暂存现行的最大值和最小值, 且在程序的初始, 将 BH 和 BL 初始化为首字节的内容, 然后进入循环操作 在循环操作中, 依次从字节序列中逐个取出一个字节的内容与 BH,BL 进行比较, 若取出的字节内容比 BH 的内容大或比 BL 中的内容小, 则修改之 当循环结束操作时, 将 BH,BL 分别送屏幕显示 参考实验程序如下 n AL < BH? BH=AL y n AL > BL? BL=AL y CX = CX-1 n CX = 0? y 结束 图 分支程序实验流程图 38

43 实验程序清单 ( 例程文件名为 A5.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The least number is:$' MES2 DB 0AH,0DH,'The largest number is:$' NUMB DB 0D9H,07H,8BH,0C5H,0EBH,04H,9DH,0F9H DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV SI,OFFSET NUMB MOV CX,0008H JCXZ A4 MOV BH,[SI] MOV BL,BH A1: LODSB CMP AL,BH JBE A2 MOV BH,AL JMP A3 A2: CMP AL,BL JAE A3 MOV BL,AL A3: LOOP A1 A4: MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,0AH JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H 39

44 MOV DX,OFFSET MES2 MOV AH,09H INT 21H MOV AL,BH AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,0AH JB C22 ADD AL,07H C22: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BH AND AL,0FH CMP AL,0AH JB C33 ADD AL,07H C33: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H WAIT1: MOV AH,1 INT 16H JZ WAIT1 MOV AX,4C00H INT 21H CODE ENDS END START 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序, 在数据段声明 8 个的数据 :0D9H, 07H,8BH,0C5H,0EBH,04H,9DH,0F9H (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果 (4) 更改 8 个数据的值, 考察程序运行结果是否正确 40

45 2.6 循环程序设计实验 实验目的 掌握循环程序的设计方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及说明 本实验要求通过求某数据区内负数的个数来表现循环程序的结构形式 要求实验程序在数 据区中存放一组数据, 为统计负数的个数, 逐个判断区内的数据, 然后将所有数据中凡是符号 位为 1 的数据的个数累加起来, 即得到区内所包含负数的个数 循环程序的结构示意如图 所示 实验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 A6.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT NUMB DB 12H,88H,82H,89H,33H,90H,01H,10H,0BDH,01H MES1 DB 'The number of negative is:$' DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA 循环条件满足? MOV DS,AX 循环部分 y MOV DI,OFFSET NUMB y XOR BH,BH 循环条件满足? 循环部分 MOV CX,10D n A1: MOV AL,[DI] TEST AL,80H JE A2 INC BL 图 循环结构示意图 A2: INC DI LOOP A1 MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H n 41

46 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 MOV AL,BL AND AL,0F0H SHR AL,4 CMP AL,0AH JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H MOV AL,BL AND AL,0FH CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H WAIT1: MOV AH,1 INT 16H JZ WAIT1 MOV AX,4C00H INT 21H CODE ENDS END START 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序 在数据段声明 10 个数据 :12H, 88H,82H,89H,33H,90H,01H,10H,0BDH,01H (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果 (4) 更改数据区中的数据, 反复测试, 验证程序功能 42

47 2.7 子程序设计实验 实验目的 1. 掌握子程序的定义调用方法 2. 掌握系统功能调用程序的使用和编写方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及步骤 在汇编程序设计中, 用户通常会将常用的具有特定功能的程序段编制成子程序使用 一般过程定义伪操作的格式如下 : procedure name PROC Attribute procedure name ENDP 其中 Attribute 是指类型属性, 可以是 NEAR 或 FAR, 调用程序和过程在同一个代码段中使用 NEAR 属性, 不在同一个代码段中, 使用 FAR 1. 数据移动实验本实验要求将指定数据区的数据搬移到另一个数据区, 并通过子程序调用的方法将搬移的数据显示在屏幕上 源数据块 目标数据块 源数据块 目标数据块 目标数据块 源数据块 图 源数据块和目标数据块在存储器中的位置示意源数据块和目标数据块在存储中的位置可能有三种情况, 如图 所示 对于两个数据块分离的情况, 数据的传送从数据块的首地址开始, 或者从数据块的末地址开始均可 但对于有部分重叠的情况, 则要加以分析, 否则重叠部分会因搬移而遭到破坏 所以搬移过程可以通过以下两个方式完成 : 当源数据块首地址 > 目标块首址时, 从数据块的首地址开始传送数据 ; 当源数据块首地址 < 目标块首址时, 从数据块的末地址开始传送数据 实验程序参考如下 43

48 实验程序清单 ( 例程文件名为 A7-1.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT MES1 DB 'The data in buf2 are:',0ah,0dh,'$' BUF1 DB 11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H,99H,0AAH,0BBH,0CCH,0DDH,0EEH,0FFH,00H BUF2 DB 20H DUP(0) DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START: MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV CX,0010H MOV SI,OFFSET BUF1 MOV DI,OFFSET BUF2 CMP SI,DI JA A2 ADD SI,CX ADD DI,CX DEC SI DEC DI A1: MOV AL,[SI] MOV [DI],AL DEC SI DEC DI DEC CX JNE A1 JMP A3 A2: MOV AL,[SI] MOV [DI],AL INC SI INC DI DEC CX JNE A2 A3: MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H MOV CX,10H MOV SI,OFFSET BUF2 A4: CALL SHOW INC SI MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21h LOOP A4 WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H 44

49 INT 21H SHOW PROC NEAR MOV AL,DS:[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H MOV AL,DS:[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ;show character MOV AH,02H INT 21H RET ENDP CODE ENDS END START 具体实验步骤如下所述 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序 在数据段声明 16 字节的数据 : 11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H,99H,0AAH,0BBH,0CCH,0DDH, 0EEH,0FFH,00H (2) 对实验程序进行汇编 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果 (4) 使用调试命令调试程序, 观察源数据区数据, 并在程序运行结束后观察目的数据区数据, 看传输是否正确 (5) 更改数据区中的数据, 考察程序的正确性 2. 数码转换及显示实验 有时当系统运行或者程序运行期间在遇到某些特殊情况时, 需要计算机自动执行一组专门的例行程序来进行中断处理 这段例程称为中断子程序 中断分为内部中断和外部中断两类 象除法错或者程序中为了作某些处理而设置的中断指令等属于内部中断 外部中断则主要用来处理 I/O 设备与 CPU 之间的通信 在汇编语言程序设计中使用系统功能调用程序, 只需要通过 MOV 指令, 将中断参数装到与此有关的寄存器中, 然后用 INT 指令调用所需中断 如果希望中断处理程序是用户自己编写的一段程序, 则需要修改对应中断的中断处理程序入口 微机系统中可以使用 共 256 个中断 当 80x86 系统工作于实模式的时候, 内存的 000H - 3FFH 被用于作为中断向量表, 向量表中包含了 256 个中断的中断子程序入口 ( 中断向量地址 ), 向量表内容如图 示 45

50 3FFH 3FCH 084H 07FH 008H 004H 000H CS 基地址 IP 偏移量 CS 基地址 IP 偏移量 供用户使用 系统用或保留 中断向量码 1 单步中断 中断向量码 0 除法错 图 中断向量表 本实验要求利用 47H 号中断将一组字符转换成十六进制数码, 并在屏幕上显示出来 实 验程序参考如下 实验程序清单 ( 例程文件名为 A7-2.ASM) STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DDATA SEGMENT CSBAK DW? IPBAK DW? MKBAK DB? SW DW? MES1 DB 'The data in buf1 are:',0ah,0dh,'$' BUF1 DB 11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H,99H,0AAH,0BBH,0CCH,0DDH,0EEH,0FFH,00H DDATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DDATA START PROC FAR MOV AX,DDATA MOV DS,AX MOV AX,0 ; 修改 47H 号中断的中断矢量 MOV ES,AX MOV DI,4*47H MOV AX,ES:[DI] MOV IPBAK,AX ; 保存原有 IP MOV AX,OFFSET MYINT ; 修改为用户自定义中断入口 CLD STOSW MOV AX,ES:[DI] ; 保存原有 CS MOV CSBAK,AX MOV AX,SEG MYINT STOSW MOV DX,OFFSET MES1 ; 显示提示信息 MOV AH,09H INT 21H MOV SI,OFFSET BUF1 ; 显示 BUF1 中的内容 MOV CX,10H INT 47H 46

51 MOV AX,0 ; 恢复系统中断矢量 MOV ES,AX MOV DI,4*47H MOV AX,IPBAK CLD STOSW MOV AX,CSBAK STOSW WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H ; 返回 dos INT 21H RET ENDP MYINT PROC FAR ; 自定义显示中断, 入口参数为 BL PUSH AX PUSH DX C1: MOV AL,[SI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL ; 显示字符 MOV AH,02H INT 21H MOV AL,[SI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ; 显示字符 MOV AH,02H INT 21H INC SI LOOP C1 POP DX POP AX IRET ; 中断返回 ENDP CODE ENDS END START 具体实验步骤如下 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序 (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果 (4) 更改数据区中的数据, 反复测试, 验证程序功能 47

52 第 3 章 32 位指令及其程序设计实验 在实模式下,80X86 相当于一个可进行 32 位处理的快速 8086; 在实模式下为 80X86 编写的程序可利用 32 位的通用寄存器, 可使用新的指令, 可采用扩展寻址方式, 但段的最大长度仍是 64K X86 指令及程序设计 1. 说明处理器类型的伪指令 在缺省情况下,MASM 和 TASM 只识别 8086/8088 的指令, 为了让其识别 80X86 新 增的指令或功能增强的指令, 必须告诉汇编程序处理器的类型, 如 :.386 ; 支持对 非特权指令的汇编.386P ; 支持对 所有指令的汇编.386C ; 支持对 非特权指令的汇编 只有在使用说明处理器类型是 80X86 伪指令后, 汇编程序才识别表示 32 位寄存器的符号 和表示始于 80X86 的指令的助记符 2. 关键段属性类型的说明 在实模式下,80X86 的段保持与 8086/8088 兼容, 所以段的最大长度仍是 64K, 这样 的段称为 16 位段 但在保护模式下, 段长度可达到 4G, 这样的段称为 32 位段 为了兼容, 在保护模式下, 也可使用 16 位段 完整段定义的一般格式如下 : 段名 SEGMENT[ 定位类型 ] [ 组合类型 ] [ 类别 ] [ 属性类型 ] 属性类型说明符号是 USE16 和 USE32 各表示 16 位段和 32 位段 在使用.386 等伪指令指示处理器类型 80X86 后, 缺省的属性类型是 USE32; 如果没有指示处理器类型 80X86, 那么缺省的属性类型是 USE16 例如定义一个 32 位段 : CSEG SEGMENT PARA USE32 CSEG ENDS 例如定义一个 16 位段 CSEG SEGMENT PARA USE16 CSEG ENDS 3. 操作数和地址长度前缀 48

53 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 虽然在实模式下只能使用 16 位段, 但可以使用 32 位操作数, 也可使用以 32 位形式表示 的存储单元地址, 这是利用操作数长度前缀 66H 和存储器地址长度前缀 67H 来表示的 在 16 位代码段中, 正常操作数的长度是 16 位或 8 位 在指令前加上操作数长度前缀 66H 后, 操作数长度就成为 32 位或 8 位, 也即原来表示 16 位操作数的代码成为表示 32 位操作数 的代码 一般情况下, 不在源程序中直接使用操作数长度前缀, 而是直接使用 32 位操作数, 操作数长度前缀由汇编程序在汇编时自动加上 试比较如下在 16 位代码段中的汇编格式指令和对应的机器码 ( 注释部分 ):.386 TEST16 SEGMENT PARA USE16 ;66H MOV EAX,EBX ;8BH,C3H MOV AX,BX ;8BH,C3H MOV AL,BL ;8AH,C3H TEST16 ENDS 32 位代码段情况恰好相反 在 32 位代码段中, 正常操作数长度是 32 位或 8 位 在指令 前加上操作数长度前缀 66H 后, 操作数长度就成为 16 位或 8 位 不在 32 位代码的源程序中 直接使用操作数长度前缀 66H 表示使用 16 位操作数, 而是直接使用 16 位操作数, 操作数长 度前缀由汇编程序在汇编时自动加上 试比较如下在 32 位代码段中的汇编格式指令和对应的机器码 ( 注释部分 ):.386 TEST32 SEGMENT PARA USE32 MOV EAX,EBX ;8BH,C3H ;66H MOV AX,BX ;8BH,C3H MOV AL,BL ;8AH,C3H TEST32 ENDS 通过存储器地址长度前缀 67H 区分 32 位存储器地址和 16 位存储器地址的方法与上述通 过操作数长度前缀 66H 区分 32 位操作数和 16 位操作数的方法类似 在源程序中可根据需要 使用 32 位地址, 或者 16 位地址 汇编程序在汇编程序时, 对于 16 位的代码段, 在使用 32 位存储器地址的指令前加上前缀 67H; 对于 32 位代码段, 在使用 16 位存储器地址的指令前 加上前缀 67H 在一条指令前能既有操作数长度前缀 66H, 又有存储器地址长度前缀 67H 49

54 位指令及寻址实验 实验目的 1. 熟悉 32 位通用寄存器的使用 2. 熟悉部分新增指令的使用 3. 熟悉部分扩展寻址方式的使用 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容及步骤 实验一 : 编写一个汇编程序, 学习 32 位寄存器和 32 位指令使用的基本用法, 对存储区中 的一组双字进行排序, 并将排序结果显示在屏幕上 1. 实验程序清单 (3-2-1.asm).386p STACK1 SEGMENT STACK USE16 DB 64 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT USE16 MES1 DB 'The array is:$' MES2 DB 'After sort:$' DATA1 DD H,111101D8H, H,111a0004H,1d110009H,111f044H,11d10203H,32H COUNT =8 DATA ENDS CODE SEGMENT USE16 ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA ; 显示未排序的数组 MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES1 MOV AH,09H INT 21H CALL KENTER CALL SAHEX CALL KENTER CALL BUBBLE ; 显示排序后的数组 MOV DX,OFFSET MES2 MOV AH,09H 50

55 INT 21H CALL KENTER CALL SAHEX CALL KENTER WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H BUBBLE PROC XOR ESI,ESI XOR ECX,ECX MOV SI,OFFSET DATA1 MOV CX,COUNT L1: XOR EBX,EBX L2: CMP EBX,ECX JAE LB MOV EAX,[ESI+EBX*4+4] CMP [ESI+EBX*4],EAX JGE LNS XCHG [ESI+EBX*4],EAX MOV [ESI+EBX*4+4],EAX LNS: INC EBX JMP L2 LB: LOOP L1 RET BUBBLE ENDP SAHEX PROC NEAR XOR ESI,ESI XOR ECX,ECX MOV SI,OFFSET DATA1 MOV CX,COUNT*4 C1: MOV EBX,ECX DEC EBX MOV AL,DS:[ESI+EBX] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV DL,AL MOV AH,02H INT 21H ; 显示字符 MOV AL,DS:[ESI+EBX] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV DL,AL ; 显示字符 51

56 MOV AH,02H INT 21H TEST EBX,03H JNZ C4 MOV DL,20H MOV AH,02H INT 21H C4: LOOP C1 RET SAHEX ENDP KENTER PROC NEAR MOV DL,0AH MOV AH,02H INT 21H MOV DL,0DH MOV AH,02H INT 21H RET KENTER ENDP CODE ENDS END START 2. 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序 (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果 (4) 使用调试命令调试程序, 详细观察程序运行过程 (5) 更改数据区中的数据, 考察程序的正确性 实验二 : 本实验要求将一组 ASCII 字符转换成十六进制数码, 并在屏幕上显示出来 要求 使用 32 位寄存器 32 位的指令和寻址方式 如将字符串 This is tangdu speaking! 进行转换, 应转换成 :54H 68H 69H 73H 20H 69H 73H 20H 74H 61H 6EH 67H 64H 75H 20H 73H 70H 65H 61H 6BH 69H 6EH 67H 21H 实验程序参考如下 1. 实验程序清单 (3-2-2.asm).386 STACK1 SEGMENT STACK USE16 DB 64 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT USE16 MES0 DB 'This is tangdu speaking!$' MES1 DB 'Show this sentence as hex:$' BUF DB 65 DUP(?) DATA ENDS 52

57 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 CODE SEGMENT USE16 ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,OFFSET MES0 ;Show "This is tangdu speaking!" MOV AH,09H INT 21H CALL KENTER MOV DX,OFFSET MES1 ;Show Sentence as hex MOV AH,09H INT 21H CALL KENTER CALL SAHEX MOV DX,OFFSET BUF MOV AH,09H INT 21H CALL KENTER WAIT1: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ; 无按键则跳回继续等待, 有则退出 MOV AX,4C00H INT 21H SAHEX PROC NEAR CBYTE = 24 PUSHAD ; 将所有 32 位寄存器压栈 MOV DI,OFFSET MES0 MOVZX EDI,DI ; 零扩展指令 MOV AX,DATA MOV GS,AX ; 使用 GS 段 MOV SI,OFFSET BUF MOVZX ESI,SI MOV ECX,CBYTE C1: MOV AL,DS:[EDI] AND AL,0F0H ; 取高 4 位 SHR AL,4 CMP AL,0AH ; 是否是 A 以上的数 JB C2 ADD AL,07H C2: ADD AL,30H MOV GS:[ESI],AL MOV AL,DS:[EDI] AND AL,0FH ; 取低 4 位 CMP AL,0AH JB C3 ADD AL,07H C3: ADD AL,30H MOV GS:[ESI+1],AL MOV BYTE PTR GS:[ESI+2],20H ; 在每个字符间加入空格 ADD ESI,3 INC EDI LOOP C1 53

58 MOV BYTE PTR GS:[ESI],24H ; 在串尾加上 $ 符 POPAD ; 弹出所有寄存器值 RET SAHEX ENDP KENTER PROC NEAR MOV DL,0AH MOV AH,02H INT 21H MOV DL,0DH MOV AH,02H INT 21H RET KENTER ENDP CODE ENDS END START 2. 实验步骤 (1) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验要求编写程序 (2) 对实验程序进行编译 链接 (3) 使用运行命令运行程序, 观察运行结果是否正确 (4) 使用调试命令调试程序, 详细观察程序运行过程 (5) 更改数据区中的数据, 反复测试, 验证程序功能 54

59 第 4 章 80X86 微机接口技术及其应用实验 接口技术是把由处理器 存储器等组成的基本系统与外部设备连接起来, 从而实现 CPU 与外部设备通信的一门技术 微机的应用是随着外部设备的不断更新和接口技术的不断发展而深入到各行各业, 任何微机应用开发工作都离不开接口的设计 选用及连接 微机应用系统需要设计的硬件是一些接口电路, 所要编写的软件是控制这些接口电路按要求工作的驱动程序 因此, 接口技术是微机应用中必不可少的基本技能 4.1 8/32 位 I/O 接口设计实验 实验目的 (1) 掌握基本 I/O 接口电路的设计方法 (2) 熟悉 I/O 操作指令及 8 /32 位 I/O 端口的操作方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容 (1) 利用一组三态缓冲器 245 锁存器 374 或 574 构成的 8 位 I/O 接口, 实现微机对外部输入数据的读取和对输出数据的输出 用拨动开关和数据灯作为输入和输出显示设备, 将读到开关的数据显示在数据灯上 (2) 利用四组三态缓冲器 245 锁存器 374 或 574 构成的 32 位的 I/O 接口, 按照 32 位的 I/O 操作方式, 操作点阵 LED 显示单元的 16 行 16 列点阵 实验原理 1. 输入接口设计输入接口一般用三态缓冲器实现, 外部设备输入数据通过三态缓冲器, 通过数据总线传送给微机系统 74LS245 是一种 8 通道双向的三态缓冲器, 其管脚结构如图 所示 DIR 引脚控制缓冲器数据方向,DIR 为 1 表示数据由 A[7:0] 至 B[7:0],DIR 为 0 表示数据由 B[7:0] 至 A[7:0] G 引脚为缓冲器的片选信号, 低电平有效 55

60 DIR A0 A1 A2 A2 A4 A5 A6 A7 GND LS VCC G B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 图 LS245 双向三态缓冲器管脚图 2. 输出接口设计输出接口一般用锁存器实现, 从总线送出的数据可以暂存在锁存器中 74LS374/74LS574 是一种 8 通道上沿触发锁存器 74LS574 管脚结构如图 所示 D[7:0] 为输入数据线,Q[7:0] 为输出数据线 CLK 引脚为锁存控制信号, 上升沿有效 当上升沿到时, 输出数据线锁存输入数据线上的数据 OE 引脚为锁存器的片选信号, 低电平有效 OE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GND LS VCC Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 CLK 图 LS574 上沿触发锁存器管脚图 3.8 位 I/O 接口设计用一组 74LS245 和 74LS374/574 可以构成一个 8 位的 I/O 接口电路, 既实现数据的输入又实现数据的输出, 输入输出可以占用同一个端口 是输入还是输出用总线读写信号来区分 总线读信号 IOR 和片选信号 CS 相 或 来控制输入接口 74LS245 的使能信号 G 总线写信号 IOW 和片选信号 CS 相 或 来控制输出接口 74LS574 的锁存信号 CLK 实验系统中基本 I/O 接口单元就实现了这种的电路,8 位 I/O 电路连接如图 所示 ( 在 TD-PIT + 上也有使用 74LS374) IN AL,DX ; 将 IA[7:0] 连接设备的 8 位数据通过数据总线 D[7:0] 输入到 AL ; 将 AL 中的数据通过数据总线 D[7:0] 输出到 OA[7:0] 连接的设备 74LS245 D7~D0 A[7:0] B[7:0] I[7:0] 输入 IOR G DIR ' 0 ' CS IOW 74LS574 CLK OE ' 0 ' D7~D0 D[7:0] Q[7:0] O[7:0] 输出 图 用 74LS245 和 74LS574 组成的 8 位 I/O 接口电路 4.32 位 I/O 接口设计用四组 8 位的 I/O 接口电路可以构成一个 32 位的 I/O 接口电路, 可以一次进行 32 位数据宽度的 I/O 操作 I/O 读 写 片选信号对输入输出的控制基本和 8 位 I/O 接口电路相同, 但是, 对于 32 位数据总线, 每个字节都对应着一位字节使能信号, 共有 4 位字节使能信号 BE0~BE3, 因此每个 8 位 I/O 接口电路是否有效要受 BE[3:0] 的控制 32 位 I/O 电路连接如图 所示 56

61 IN EAX,DX ; 将 I[31:0] 连接设备的 32 位数据通过数据总线 D[31:0] 输入到 EAX OUT DX,EAX ; 将 EAX 中的数据通过数据总线 D[31:0] 输出到 O[31:0] 连接的设备 实验说明及步骤 1.8 位 I/O 操作实验本实验实现的是将开关 K[7:0] 的数据通过输入数据通道读入 CPU 的寄存器, 然后再通过输出数据通道将该数据输出到数据灯显示, 该程序循环运行, 直到按动 PC 键盘上任意按键再退出程序 实验程序流程如图 所示 参考实验接线如图 所示 系统总线 XD0~XD31 BE0 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I LS245 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD LS574 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 OE CLK O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 BE0 BE1 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 VCC LS245 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD15 XD8 XD9 XD10 XD11 XD12 XD13 XD14 XD LS574 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 OE CLK O8 O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 BE1 BE2 I16 I17 I18 I19 I20 I21 I22 I23 VCC LS245 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD23 XD16 XD17 XD18 XD19 XD20 XD21 XD22 XD LS574 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 OE CLK O16 O17 O18 O19 O20 O21 O22 O23 BE2 BE3 I24 I25 I26 I27 I28 I29 I30 I31 VCC LS245 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 G DIR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD31 XD24 XD25 XD26 XD27 XD28 XD29 XD30 XD LS574 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 OE CLK O24 O25 O26 O27 O28 O29 O30 O31 BE3 VCC IOR CS IOW CS 图 用 4 组 8 位 I/O 接口组成的 32 位 I/O 接口电路 57

62 实验步骤如下 (1) 实验接线图如图 所示, 按图连接实验线路图 ( 注意 :TD-PIT + 和 TD-PIT ++ 接线 稍有区别, 其中带括号信号是 TD-PIT + 才有的 ) 链接 (2) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验内容, 编写实验程序, 对实验程序进行编译 (3) 运行程序, 拨动开关, 观看数据灯显示是否正确 开始 读低 8 位端口数据 将数据写入该端口 有按键按下? 是退出程序 结束 否 系统总线 XD7 XD6 XD5 XD4 XD3 XD2 XD1 XD0 XIOW XIOR IOY0 BE0 BE1 BE2 BE3 (D7) (D6) (D5) (D4) (D3) (D2) (D1) (D0) I/O 接口单元 IOW IOR CS(CS_A) BE0 BE1 BE2 BE3 (IA0) I0... (IA7) I7 (OA0) O0... (OA7) O K0... K7 D0... D7 开关及 LED 显示单元 图 位 I/O 接口设计实验参考流程图 图 位 I/O 接口设计实验参考接线图 实验程序清单 (IO-8.ASM) IOY0 EQU 3000H ; 片选 IOY0 对应的端口始地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX,IOY0 ; 读写基本 I/O 单元低 8 位的端口 IN AL,DX MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ START ; 无按键则跳回继续循环, 有则退出 QUIT: MOV AX,4C00H ; 结束程序退出 INT 21H CODE ENDS END START 2.32 位 I/O 操作实验本实验需在 TD-PIT ++ 实验系统上完成 利用点阵 LED 显示单元的 点阵, 将 16 行控制和 16 列控制合成一个 32 位端口来操作 ( 列控制连接到发光管的阳极, 行控制连接发光管的阴极, 列为 1, 相应的行为 0, 则对应的一列发光管点亮 ) 用 32 位 I/O 接口单元中的 32 位输出 O[31:0] 的高 16 位控制 16 列, 低 16 位控制 16 行, 即一次 I/O 操作就可完成 LED 点阵的一次显示 实验要求控制点阵循环逐行显示, 直到按动 PC 键盘上任意按键再停止程序退出 实验步骤如下 : 58

63 (1) 实验接线图如图 所示, 按图连接实验线路图 (2) 运行 Tdpit 集成 操作软件, 根据实验内容, 编写实验程序, 对实验程序进行编译 链接 (3) 运行程序, 观看 LED 点阵显示是否正确 系统总线 XIOW XIOR IOY0 BE0 BE1 BE2 BE3 IOW IOR CS BE0 BE1 BE2 BE3 I/O 接口单元 O0... O7 O8... O15 O16... O23 O24... O R0... R7 R8... R15 L0... L7 L8... L15 点阵 LED 显示单元 图 位 I/O 操作实验参考接线图 实验程序清单 (IO-32.ASM).386P IOY0 EQU 3000H ; 片选 IOY0 对应的端口始地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT USE16 ASSUME CS:CODE START: MOV CX,16 MOV EAX, H LOOP1: MOV DX,IOY0 ; 依次点亮 16 行 OUT DX,EAX CALL DALLY ROL EAX,1 LOOP LOOP1 CHECK: MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下? INT 16H JZ START QUIT: MOV EAX,0 MOV DX,IOY0 OUT DX,EAX MOV AX,4C00H INT 21H DALLY PROC NEAR PUSH EAX MOV EAX,08FFFFFFH D1: DEC EAX JNZ D1 POP EAX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START ; 结束程序退出 ; 软件延时子程序 59

64 4.2 地址译码电路设计实验 实验目的 (1) 学习 3-8 译码器在接口电路中的应用 (2) 掌握地址译码电路的一般设计方法 实验设备 PC 微机一台 TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验系统一套 实验内容 用 74LS138 译码器设计地址译码电路, 并用其输出作为基本输入输出单元的片选信号, 使 用设计的端口地址编写程序, 实现数据的输入输出 实验原理 微机接口电路中, 常采用 74LS138 译码器来实现 I/O 端口或存储器的地址译码 74LS138 有 3 个输入引脚 3 个控制引脚及 8 个输出引脚, 其管脚信号如图 所示 当 3 个控制信号有效时, 相应于输入信号 A B C 状态的那个输出端为低电平, 该信号即可作为片选信号 74LS138 输入输出对应关系如表 所示 A B C G2A G2B G1 Y7 GND LS VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 图 LS138 译码器管脚 表 LS138 输入输出对应关系 G1 G2A G2B A B C Y0 Y1 Y2 Y2 Y4 Y5 Y6 Y

65 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 0 X X X X X X 1 X X X X X X 1 X X X 位总线地址是由 XA2 开始, 所以地址是以 4 字节边界对齐的 实验系统的 I/O 地址空间共有 256 字节, 偏移地址一般从 00H~FFH 起始地址由 PC 机系统分配, 可以查看端口资源得到起始地址 所以设计地址译码电路, 主要是针对 XA7 以下低 8 位地址线译码, 得到偏移在 00H~FFH 之间的端口 本实验要求不使用总线上的片选信号, 自行设计端口偏移地址为 E0H~FFH 的译码电路, 然后用译码输出作为 I/O 接口单元的片选 编写程序, 完成 I/O 数据操作 实验参考线路如图 所示 实验步骤 (1) 实验接线图如图 所示, 按图连接实验线路图 ( 注意 :TD-PIT + 和 TD-PIT ++ 接线稍有区别, 其中带括号信号是 TD-PIT + 才有的 ) (2) 运行 Tdpit 集成操作软件, 根据实验内容, 编写实验程序, 对实验程序进行编译 链接 (3) 运行程序, 拨动开关, 观看数据灯显示是否正确 系统总线 XD7 XD6 XD5 XD4 XD3 XD2 XD1 XD0 XIOW XIOR BE0 BE1 BE2 BE3 (D7) (D6) (D5) (D4) (D3) (D2) (D1) (D0) I/O 接口单元 IOW IOR CS(CS_A) BE0 BE1 BE2 BE3 (IA0) I0... (IA7) I7 (OA0) O0... (OA7) O K0... K7 D0... D7 开关及 LED 显示单元 XA7 XA6 XA5 C B A 地址译码单元 Y7 ( G2A)G ( G2B) ( G1) GND GND +5V 图 地址译码设计实验参考接线图 实验程序清单 (T138.ASM) IOY0 EQU 3000H ; 片选 IOY0 对应的端口始地址 Y7 EQU IOY0+0E0H ; 译码电路输出 Y7 对应的端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) 61

66 STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX,Y7 ; 读写片选接 Y7 的端口 IN AL,DX MOV AH,1 ; 判断是否有按键按下 INT 16H JZ START ; 无按键则跳回继续循环, 有则退出 QUIT: MOV AX,4C00H ; 结束程序退出 INT 21H CODE ENDS END START 62

67 4.3 静态存储器扩展实验 实验目的 1. 了解存储器扩展的方法和存储器的读 / 写 2. 掌握 CPU 对 32 位存储器的访问方法 实验设备 PC 机一台,TD-PIT + 或 TD-PIT ++ 实验装置一套, 示波器一台 实验内容 编写实验程序, 将 PC 机内存中的一段数据传送至扩展的存储器中, 然后通过 Tdpit 软件 中的 扩展存储区数据显示窗口 查看该存储空间, 检测写入数据是否正确 实验原理 1.SRAM 介绍存储器是用来存储信息的部件, 是计算机的重要组成部分, 静态 RAM 是由 MOS 管组成的触发器电路, 每个触发器可以存放 1 位信息 只要不掉电, 所储存的信息就不会丢失 因此, 静态 RAM 工作稳定, 不要外加刷新电路, 使用方便 但一般 SRAM 的每一个触发器是由 6 个晶体管组成,SRAM 芯片的集成度不会太高, 目前较常用的有 6116(2K 8bits),6264 (8K 8 bits) 和 62256(32K 8 bits) SRAM 有 个存储单元, 每个单元为 8 位字长 的引脚如图 所示 A14 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND VCC WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3 图 引脚图 2.32 位总线的存储器接口 63

68 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 32 位系统总线提供 XA2~XA31 BE0~BE3 MY0 信号为存储器提供物理地址 MY0 是系统为存储器扩展提供的片选信号, 其地址空间为 D8000H~DFFFH( 详见附录 B 的编程信 息 ),XA2~XA31 用来确定一个 4 字节的存储单元,BE0~BE3 用来确定当前操作中所涉及到 4 字节存储单元中的那个字节 BE0 对应 D[7:0],BE1 对应 D[15:8],BE2 对应 D[23:16], BE3 对应 D[31:24] 其对应关系如表 所示 表 BE[3:0] 指示和数据总线有效对照表 BE3 BE2 BE1 BE0 D[31:24] D[23:16] D[15:8] D[7:0] D[7:0] D[15:8] D[23:16] D[31:24] D[15:8] D[7:0] D[31:24] D[23:16] D[31:24] D[23:16] D[15:8] D[7:0] 在 SRAM 实验单元中, 使用了 4 片 SRAM 构成 4 8bits 的 32 位存储器, 存储体分为 0 体 1 体 2 体和 3 体, 分别为字节使能线 BE0 BE1 BE2 和 BE3 选通 其电路结构如图 所示 WR WE A[14:0] A[14:0] RD CS BE3 OE CS WE D[7:0] A[14:0] D[31:24] OE BE2 CS D[7:0] D[23:16] WE A[14:0] BE1 OE CS WE D[7:0] A[14:0] D[15:8] BE0 OE CS D[7:0] D[7:0] 图 位存储器单元电路结构图 3.32 位存储器操作 (1) 规则双字操作在存储器中, 从 4 的整数倍地址开始存放的双字称为规则双字 CPU 访问规则双字只需要一个总线周期,BE0 BE1 BE2 和 BE3 同时有效, 从而同时选通 和 3 四个存储 64

69 32 位微机原理及接口技术实验教程 西安唐都科教仪器公司 体 两次规则双字操作对应的时序如图 所示 MOV [0000],EAX ; 将 EAX 数据写入地址 0000H 中 MOV [0004],EAX ; 将 EAX 数据写入地址 0004H 中 ADS RDY A[31:2] D[31:0] DATA1 DATA2 XMEW BE[3:0] 图 位存储器规则双字操作时序图 (2) 非规则双字操作在存储器中, 从 4 的非整数倍地址开始存放的双字称为非规则双字 CPU 访问非规则双字需要两个总线周期 通过 BE0 BE1 BE2 和 BE3 在两个周期中选通不同的字节 例如从 4 的整数倍地址加 1 的单元开始访问, 第一个总线周期 BE1 BE2 和 BE3 有效, 访问 3 个字节 ; 第二个总线周期地址递增,BE0 有效, 访问剩余的一个字节 然后自动将 4 个字节组合为一个双字 两次非规则双字操作对应的时序如图 所示 MOV [0001],EAX ; 将 EAX 数据写入地址 0001H 中 MOV [0005],EAX ; 将 EAX 数据写入地址 0005H 中 ADS RDY A[31:2] D[31:0] DATA1 DATA1 DATA2 DATA2 XMEW BE[3:0] 图 位存储器非规则双字操作时序图 实验程序清单 (MEM-32.ASM).386P STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT USE16 DD H, H, H, H ; 定义原数据段数据 DD H, H, H, H DD H, H, H, H ; 定义原数据段数据 65