[工学]微型计算机基本技术与接口技术 课件.ppt

3.1 指令系统概述 一、概述 (一) 程序语言简介 1）指令、指令系统和程序 2）机器码和机器语言 3）助记符和汇编语言 4）高级语言 (二) 8086/8088指令简介 3.1 指令系统概述 (1)指令、指令系统和程序 ①CPU是一个可以完成一些基本操作的电子器件。 ②用编码表示CPU的一个基本操作，称为一条指令。 ③全部指令集称为指令系统。 ④指令系统反映CPU的基本功能，是硬件人员和程序员能见到的机器的主要属性，是硬件构成的计算机系统向外部世界提供的直接界面。 ⑤一个CPU的指令系统是固定的，不同类型的CPU其指令系统不同，同一系列向上兼容。 ⑥程序是为要解决的问题编写出来的指令集合。 ⑦用户为解决自己的问题所编写的程序为源程序。 3.1 指令系统概述 (2)机器码和机器语言 ①用二进制数编码表示的指令，称为机器指令或机器码。 ②机器语言是机器码机器使用的一组规则。 ③用机器语言编写的程序称为目标程序。 ④机器语言特点：CPU能直接识别的唯一语言；面向机器，可直接被计算机执行；执行速度快，占内存空间小；编程效率低、可读性差、可移植性差。 ⑤应用：显示设备简单的单片机、家用电器、固化在ROM上的程序等。 3.1 指令系统概述 例：将地址为2000H和2001H的两个内存单元内容相加，结果存在地址2002H单元中，程序如下： A0 00 20 02 06 01 20 A2 02 20 3.1 指令系统概述 (3)助记符和汇编语言 ①助记符是有助记忆、并能描述指令功能的符号。 通常是指令功能的英文单词的缩写。 例：数的传送指令用助记符MOV，加法用ADD，转移用JMP等。 ②用助记符等表示的指令称为汇编格式指令。 例：MOV AL,0 ③汇编语言是汇编格式指令、伪指令及其使用的一组规则。 ④用汇编语言编写的程序称汇编语言程序。 3.1 指令系统概述 上例：将地址为2000H和2001H的两个内存单元内容相加，结果存在地址2002H单元中。 用机器码编程： 用汇编语言编写的程序段为： A0 00 20 MOV AL,var1 02 06 01 20 ADD AL,var2 A2 02 20 MOV var3,AL ⑤汇编格式指令与机器指令一一对应。 ⑥用汇编语言编好的程序，必须翻译成机器码表示的程序，计算机才能运行。 ⑦汇编语言是将汇编语言程序翻译成机器语言的一种系统程序。 3.1 指令系统概述 ⑧汇编语言和机器语言编写的程序： ★面向机器，反映机器运行的实际过程，与计算机的硬件结构和指令系统密切相关。 ★算法是用计算机的指令、寄存器等描述，要理解CPU的编写结构、寻址方式、指令系统才能设计程序。 ★占内存少，执行速度快。 ★编写繁琐、调试困难。 ⑨相对于机器语言编写的程序： 汇编语言程序，易读易懂，便于修改。 3.1 指令系统概述 (3)高级语言 ①高级语言是独立于机器、面向过程或对象的语言。算法是按照人的思维方式给出，比较接近人的自然语言。 上例：高级语言程序段为： var3=var1+var2 ②由编译程序将高级语言源程序翻译成目标程序，即用机器码表示的程序，机器才能执行。 （不同类型机器由于指令系统不同，它们的编译程序不同） ③Fortran、Basic、C等均是高级语言。 ④使用高级语言编程，效率高，可读性、可移植性强。 3.1 指令系统概述 本课程学习汇编语言的意义： ①汇编语言程序反映机器运行的实际过程，通过编制汇编语言程序，加深对计算机工作过程的理解。 ②本课程涉及到接口电路的设计及应用，在直接控制硬件的场合，汇编语言比高级语言更具优势，也可以更好的理解接口工作过程。 3.1.2 CISC与RISC CPU的两种典型构架分别是复杂指令集计算机CISC (Complex Instruction Set Computer)和精简指令集系统RISC(Reduced Instruction Set Computer). CISC会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求，但 对于编译器的开发十分有利。 RISC降低了CPU的复杂性，允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU，但对于编译器的设计要求较高。 两者的差异： (1) 指令系统：RISC常用指令具有简单高效的特色。对不常用的功能，一般没有设置专门的指令。而CISC的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。 (2) 存储器操作：RISC对存储器的限制较多，而CISC对存储器操作的指令多。 (