第十章数模转换与模数转换接口及其应用

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汽命卓
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1 第三章 80X86 指令系统 ( 补 )

2 1 80x86 的寻址方式和指令系统一 80x86 的寻址方式二 80x86 的指令系统三浮点运算指令简介四 MMX 技术简介

3 一 80x86 的寻址方式 (1) 直接寻址方式如 : INC WORD PTR [500] ; 字的有效地址为 500 (2) 寄存器间接寻址方式如 : MOV [ECX],EDX ;ECX 指出有效地址

4 一 80x86 的寻址方式 (3) 基址寻址方式如 : MOV ECX,[EAX+24] ; 由 EAX 中内容加 24 组成有效地址 (4) 变址寻址方式如 : ADD EAX,[ESI],5 ;ESI 的内容加 5 组成有效地址

5 一 80x86 的寻址方式 (5) 带比例因子的变址寻址方式如 : IMUL EBX,[ESI*4+7] (6) 基址变址寻址方式如 : MOV EAX,[ESI][EBX]

6 一 80x86 的寻址方式 (7) 基址加带比例因子的变址寻址方式如 : MOV ECX,[EDI*8][EAX] (8) 带位移量的基址加变址寻址方式如 : ADD EDX,[ESI][EBP+100H]

7 一 80x86 的寻址方式 (9) 带位移量的基址加带比例因子的变址寻址方式如 : MOV EAX,[EDI*4][EBP+80] ;EDI 的内容乘 4, 加 EBP 的内容, 再加 80 即有效地址

8 二 80x86 的指令系统指令的指令系统比之 8086: 扩展了数据宽度对存储器寻址方式也进行了扩充增加了少量指令

9 二 80x86 的指令系统数据传送指令 (1) 通用传送指令 MOVZX 和 MOVSX 如 :MOVZX AX,BL MOVSX AX,BL (2) 交换指令 XCHG 如 : XCHG EAX,EDI ; 寄存器和寄存器进行双字交换 XCHG ESI,MEM_DWORD ; 寄存器和内存进行双字交换

10 二 80x86 的指令系统 (3)PUSH 还可将立即数推入堆栈 (4)PUSHAD 将 EAX ECX EDX EBX ESP EBP ESI EDI 推入堆栈

11 二 80x86 的指令系统 (2) 累加器传送指令包括 : IN OUT XLAT XLATB

12 二 80x86 的指令系统 (3) 标志传送指令在 LAHF SAHF PUSHF POP 基础上, 增加了 : PUSHFD POPFD

13 二 80x86 的指令系统 (4) 地址传送指令实现 6 字节地址指针的传送如 : LDS LES LSS LFS LGS EBX,MEMLOC EDI,MEMLOC ESP,MEMLOC EDX,MEMLOC ESI,MEMLOC

14 二 80x86 的指令系统 (5) 数据类型转换指令在 CBW CWD 指令外, 增加了 2 条指令即 : CWDE ; 将 AX 中的字进行高位扩展, 成为 EAX 中的双字 CDQ ; 将 EAX 中的双字进行高位扩展, 得到 EDX 和 EAX 中的 4 字

15 二 80x86 的指令系统算术运算指令 1 乘法运算指令 MUL IMUL 功能 : AL AX 或 EAX 存放操作数并保存乘积低半部分, 另一个操作数为寄存器和存储器, 也可为立即数乘积的高半部分在 AH 或 EAX

16 二 80x86 的指令系统 2 除法运算指令 DIV 和 IDIV 功能 : 用 AX DX+AX 或者 EDX+EAX 存放被除数, 除数的长度为被除数的一半, 商放在原存放被除数的寄存器的低半部分, 余数放在高半部分

17 二 80x86 的指令系统逻辑指令运算指令移位指令

18 二 80x86 的指令系统串操作指令包括 (B/W/D) MOVS CMPS SCAS LODS STOS 此外, 增加了 INS OUTS

19 二 80x86 的指令系统转移循环和调用指令条件转移指令的相对转移地址不受范围限制

20 二 80x86 的指令系统循环控制指令包括 : LOOP LOOPZ/LOOPE LOOPNZ/LOOPNE

21 二 80x86 的指令系统中断指令中断指令包括 : INT n INTO IRET 增加了 IRETD 功能 : 从堆栈中先弹出 4 个字节装入 EIP, 再弹出 2 个字节装入 CS

22 二 80x86 的指令系统标志指令标志指令包括 : CLC STC CMC CLD STD CLI STI

23 二 80x86 的指令系统位处理指令位处理指令包括 : 位测试 BTS,BTR, BTC, BT 位扫描 BSF, BSR

24 二 80x86 的指令系统位测试位测试 : BT 目标操作数, 源操作数位测试置 0: BTR 目标操作数, 源操作数位测试置 1: BTS 目标操作数, 源操作数位测试取反 : BTC 目标操作数, 源操作数测试目标操作数中由源操作数指定的位, 将其值送 CF 标志 MOV AX, 1FF0H BTS AX, 24

25 二 80x86 的指令系统位扫描向前位扫描 : 向后位扫描 : BSF 目标操作数, 源操作数 BSR 目标操作数, 源操作数对源操作数进行扫描, 将遇到的第一个 1 所在的位置送目标操作数, 并将 ZF 清 0 如果源操作数为 0, 则目标操作数不变, 且 ZF 置 1 MOV EAX, H BSF EBX,EAX

26 二 80x86 的指令系统 LOCK 前缀和可使用 LOCK 前缀的指令特点 : 32 位系统不允许 LOCK 前缀用于重复串操作指令对可以接受 LOCK 前缀的指令作了限制

27 二 80x86 的指令系统处理器控制和特权指令除 HLT WAIT ESC NOP 外, 增加了 : 与控制寄存器有关的传送指令, 如 : MOV CRn,EAX ; 往 CRn 中设置一个 32 位值, 其中 CRn 可为 CR0 CR2 CR3 MOV EBX,CRn ; 将 CRn 的值送寄存器, 其中 CRn 可为 CR0 CR2 或 CR3

28 二 80x86 的指令系统与调试寄存器有关的传送指令 MOV DRn,EAX ; 往调试寄存器 DRn 设置初值, DRn 可为 DR0~DR3 DR6 DR7 MOV EBX,DR3; 将调试寄存器 DR3 的值送到 1 个寄存器与测试寄存器有关的传送指令 MOV TRn,EAX ; 往测试寄存器送一个 32 位值, TRn 可为 TR6 或 TR7 MOV EBX,TRn; 将测试寄存器 TRn 的值送到寄存器, 这里为 EBX

29 二 80x86 的指令系统支持高级语言的指令 BOUND 如 : BOUND EBX,MEM_DWORD ENTER 如 : ENTER 48,3 LEAVE

30 二 80x86 的指令系统系统设置和测试指令 CLTS 功能 : 清除机器状态字中的任务切换标志 TS SGDT/SLDT/SIDT 分别将 : 全局描述符表寄存器局部描述符表寄存器中断描述符表寄存器的内容送到存储器中

31 二 80x86 的指令系统 LTR STR LAR LSL LGDT/LLDT/LIDT

32 二 80x86 的指令系统 VERR/VERW 检测段类型指令 VERR 检测一个选择子所对应的段是否可读 VERW 检测一个选择子所对应的段是否可写 LMSW 装入机器状态字指令将存储器中 2 字节送到机器状态字 MSW

33 二 80x86 的指令系统 SMSW 存储机器状态字指令将机器状态字 MSW 存入内存 2 字节中 ARPL 调整请求特权级指令这条指令调整选择子的 RPL 字段

34 二 80x86 的指令系统新增加的指令 (1) BSWAP r 双字交换指令将指定的 32 位寄存器中双字第 31~24 位与第 7~ 0 位交换, 第 23~16 位与第 15~8 位交换 (2) CMPXCHG r/m, r 32 位比较指令将目的寄存器或存储器中数和累加器中数比较, 如等则 ZF 为 1, 并将源操作数送目的操作数 ; 否则 ZF 为 0, 并将目的操作数送累加器

35 二 80x86 的指令系统 (3) XADD r/m, r 字交换加法指令将源操作数和目的操作数相加, 结果送目的操作数处, 而目的操作数送源操作数处 (4) INVD Cache 清除指令将片内 Cache 中的内容清除, 并使外部电路清除外部 Cache 中的内容

36 二 80x86 的指令系统 (5) WBINVD Cache 清除和回写指令将片内 Cache 中的内容清除, 并外部电路将外部 Cache 中的数据回写到主存, 再清除外部 Cache 中的内容 (6) INVLPG m TLB 项清除指令使转换检测缓冲器 TLB 的 32 个表项中用 m 指出的当前项清除

37 二 80x86 的指令系统 Pentium 新增加的指令 (1) CMPXCHG8B m 8 字节即 64 位比较指令将 EDX EAX 中的 8 个字节与 m 所指的存储器中的 8 个字节比较 (2) RDTSC 读时钟周期数指令读取记录时钟周期数的 64 位计数器的值送 EDX: EAX (3) CPUID 读取 CPU 的标识等有关信息获得 Pentium 处理器的类型等有关信息

38 二 80x86 的指令系统 (4) RDMSR 读取模式专用寄存器的指令 Pentium 模式专用寄存器中的值 (5) WRMSR 写入模式专用寄存器的指令将 EDX EAX 中 64 位数写入模式专用寄存器 (6) RSM 复位到系统管理模式 (7) MOV CR4,R32 (8) MOV R32,CR4

39 浮点运算指令浮点运算指令及汇编语言程序设计

40 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点数据格式格式 : 移码指数尾数符号位类型 : 短浮点数,32 位单精度 1 位符号,8 位指数,23 位尾数长浮点数,64 位双精度 1 位符号,11 位指数,52 位尾数临时浮点数,80 位扩展精度 1 位符号,15 位指数,64 位尾数

41 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点数据格式符号位阶码有效数字符号位阶码有效数字符号位阶码 1 有效数字单精度数双精度数扩展精度数阶码采用移码表示实际阶码 + 偏置量 : 32 位偏置量 7FH 64 位偏置量 3FFH 80 位偏置量 3FFFH

42 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点数据格式例 : 将转换成单精度浮点数 C H 例 : 将浮点数 431B4000H 转换成十进制数 = =155.25

43 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点数定义伪指令 DD 11.2 DQ 11.2 DT 11.2 REAL REAL REAL MASM

44 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点处理单元 (FPU) 的软件体系结构 8 个 80 位的数值寄存器 3 个 16 位寄存器 ( 控制寄存器状态寄存器标记寄存器 ) 5 个错误指针寄存器

45 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点处理单元 (FPU) 的软件体系结构浮点数值寄存器 80 位临时实数 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

46 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点处理单元 (FPU) 的软件体系结构 8 个寄存器按堆栈方式使用, 压栈时栈顶减 1, 出栈时栈顶加 1 栈顶用 ST 或用 ST(0) 表示,ST(n) 表示栈顶加 n 的寄存器 FADD ST,ST(3) ;ST< ST+ST(3) 初始化时,ST=0, 第一次压栈后 ST=0-1=7 mod 8

47 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点指令简介约定 : real32: 内存中的 32 位短实数 real64: 内存中的 64 位长实数 mem16: 内存中的 16 位整数 mem32: 内存中的 32 位整数 mem64: 内存中的 64 位整数 membcd: 内存中的 BCD 码 st(j): 第 j 个浮点寄存器 st(0): 栈顶

48 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点指令简介数据装入内存中的浮点数装入栈顶 FLD FLD real32/real64 浮点寄存器的值装入栈顶 FLD FLD st(j) 内存中的整数装入栈顶 FILD FILD mem16/mem32/mem64 内存中的 BCD 码装入栈顶 FBLD FBLD membcd

49 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点指令简介装入常数 FLDZ ; 装入 0.0 FLD1 ; 装入 1.0 FLDPI ; 装入 π FLDL2E ; 装入 log2(e) FLDL2T ; 装入 log2(10) FLDLG2 ; 装入 log10(2) FLDLN2 ; 装入 loge(10)

50 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点指令简介栈顶数据存入内存 ( 不改变栈顶 ) 存为实数 FST real32/real64 存为整数 FIST mem16/mem32

51 浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点指令简介数据弹出 ( 同时改变栈顶 ) 弹出存为浮点数 FSTP real32/real64 弹出存为整数 FISTP mem16/mem32/mem64 弹出存为 BCD FBSTP membcd

52 浮点指令简介加法运算浮点运算指令及汇编语言程序设计浮点加法 FADD real32 ; st+real32 st FADD real64 ; st+real64 st FADD st(j) ; st+st(j)àst 整数加法 FIADD mem16 ; st+mem16 st FIADD mem32 ; st+mem32 st FADD ;st+st(1) st FADD st,st(j) ;st+st(j) st FADD st(j),st ;st(j)+st st

53 浮点运算指令及汇编语言程序设计减法运算浮点减法 FSUB real32 ; st-real32 st FSUB real64 ; st-real64 st FSUB st(j) ; st-st(j) st 整数减法 FISUB mem16 ; st-mem16 st FISUB mem32 ; st-mem32 st FSUB ;st-st(1) st FSUB st,st(j) ;st-st(j) st FSUB st(j),st ; st(j) - st st FCHS ;st 符号取反

54 浮点运算指令及汇编语言程序设计乘法浮点 FMUL real32 ;st real32 st FMUL real64 ;st real64 st FMUL st(j) ;st st(j) st 整数 FIMUL mem16 ;st mem16 st FIMUL mem32 ;st mem32 st FMUL ;st st(1) st FMUL st,st(j) ;st st(j) st FMUL st(j),st ;st(j) st st

55 浮点运算指令及汇编语言程序设计除法浮点 FDIV real32 ;st/real32 st FDIV real64 ;st/real64 st FDIV st(j) ;st/st(j) st 整数 FIDIV mem16 ;st/mem16 st FIDIV mem32 ;st/mem32 st FDIV ;st(1) /st st FDIV st,st(j) ;st/st(j) st FDIV st(j),st ;st(j) /st st

56 浮点运算指令及汇编语言程序设计比较浮点 FCOM real32 ;st 与 real32 FCOM real64 ;st 与 real64 整数 FICOM mem16 ;st 与 mem16 FICOM mem32 ;st 与 mem32 FTST ;st 与 0.0 比较结果反应在标志寄存器中

57 浮点运算指令及汇编语言程序设计比较 C3(14) C2(10) C0(8) St > op St < op St = op FLD x ;x st FTST ; 比较 st 与 0.0 FSTSW f ;X87 标志寄存器的值存入内存变量 f FWAIT ; 等待存入操作完成 MOV AX, f AND AX, 0100H ; 测试 C0(bit8) JNE less ;ZF=0, 即 C0=1, st(=x) < 0.0

58 浮点运算指令及汇编语言程序设计超越函数 FSIN ; 计算 st( 任意弧度 ) 的正弦计算后,st=1, st(1) 为正弦值 FCOS ; 计算 st( 任意弧度 ) 的余弦计算后,st=1, st(1) 为余弦值 FSINCOS; 计算 st( 任意弧度 ) 的正弦和余弦计算后, st 为余弦值,st(1) 为正弦值 FPTAN ; 计算 st( 任意弧度 ) 的正切计算后,st=1, st(1) 为正切值 FSQRT; 计算 st 的平方根, 结果在 st FABS; 计算 st 的绝对值, 结果在 st FPREM; 计算 st/st(1) 的余数, 结果在 st

59 浮点运算指令及汇编语言程序设计处理器控制指令 FSTSW mem16; 状态标志存入内存 FSTSW AX ; 状态标志存入 CPU AX 寄存器

60 浮点运算指令及汇编语言程序设计

61 MMX 技术简介 MMX 技术简介

62 MMX 技术的意义 MMX 技术简介 MMX( 多媒体增强指令集 ) 的产生目的, 是加快影像语音通信等信号的处理这些信息有其处理上的基本特性, 如需要使用到大量的矩阵运算多重数据的同时包装等 MMX 技术通过新增设的 57 条控制指令, 可以将处理数据的方式从以前多条指令到现在的单条指令就可以解决, 因此程序的执行效率可以提高, 使 CPU 的功能更强, 来加快 CPU 处理的效率

63 MMX 技术简介 MMX 技术的意义 SIMD 单指令流多数据流 PADDB mm1, mm2 矢量相加, 每项一个字节

64 MMX 硬件结构 MMX 技术简介

65 MMX 技术简介 MMX 硬件结构 MMX 执行流水线

66 MMX 技术简介 MMX 硬件结构 MMX 的执行单元

67 MMX 技术简介 MMX 的软件体系结构 MMX 的寄存器结构

68 MMX 技术简介 MMX 的软件体系结构 MMX 的寄存器结构直接映射到 8 个浮点寄存器 ( 直接访问 ) 为了降低处理器的复杂度, 尽量节约硬件, MMX 执行部件与 FPU( 浮点部件 ) 以共享的形式使用 FPU 的寄存器 MMX 的 8 个 64 位寄存器实际上占用原 FPU 的浮点寄存器硬件

69 MMX 技术简介 MMX 的数据类型为了适合多媒体和通信处理,MMX 增加了相应的数据结构这些数据结构包括 : 字节包装字包装双字包装四字包装

70 MMX 技术简介 MMX 指令简介饱和运算饱和运算主要是针对多媒体中的颜色运算在多媒体的颜色值得算术运算中, 计算结果超出颜色值的最大数是没有意义的, 因此要将超过最大颜色值的结果调节到最大颜色值 PADDSW mm0, m64

71 MMX 技术简介 MMX 指令简介数据传送指令 MOVD m32, mm b3 b2 b3 b2 b1 b0 b1 b0 MOVQ mm0, m64 b7 b6 b5 b b3 b2 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b1 b0 m32 m64

72 MMX 技术简介 MMX 指令简介算术运算 PADDB/ PADDW/ PADDD 数据组相加 PADDSB/ PADDSW 饱和方式数据组相加...

73 MMX 技术简介 MMX 指令简介算术运算除通常的 4 则运算外, 还增加了多数据流的乘加运算 PMADDWD mm1, mm2 该指令将两个字包装的操作数的对应字进行乘加运算, 并将最后结果存入一个双字包装的操作数内

74 MMX 技术简介 MMX 指令简介并行比较 PCMPGTW mm1, mm2

75 MMX 技术简介 MMX 指令简介数据转换该类指令主要完成按照给定的方式 ( 如饱和处理等 ) 实现不同数据包装之间的转换 PACKSSDW mm1, mm2

76 MMX 技术简介 MMX 指令简介逻辑运算该类指令主要完成 64 位操作数之间的逻辑运算, 使在通常处理器中要多条指令完成的操作一次执行完, 由于在图像处理中存在大量的并行数据操作, 这种预算可大大提高图像处理的速度

77 MMX 指令简介 MMX 技术简介逻辑运算例如, 利用逻辑运算可很容易的实现两幅图像的合成

微机第02章1（指令寻址）

微机第02章1（指令寻址）微机原理及应用主讲 : 谢维成 http://xweicheng.ys168.com scxweicheng@yahoo.com.cn 西华大学电气信息学院 1 第 03 章 80X86 的寻址方式和指令 ( 本章内容 ) 3.1 指令的格式 3.2 8086/8088 的寻址方式 3.3 指令系统 3.3.1 数据传送指令 3.3.2 算术运算指令 3.3.3 逻辑运算与移位指令 3.3.4 串操作指令

第十章 数模转换与模数转换接口及其应用

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