Gi¸o tr×nh VI xö lý TỔng quan về CÁc bộ VI xử LÝ CỦa intel
- Điều hướng trang này:
- Hình 1.2. So sánh pipeline và tuần tự
- Bảng xác định chế độ địa chỉ toán hạng bằng các trường MOD và R/M
.2.1. Sơ đồ khối
|
RISC |
CISC |
|
|
1.3. TẬP THANH GHI CỦA BỘ VI XỬ LÝ 8086
1.3.1. Các thanh ghi dữ liệu
Mặc dù bộ vi xử lý có thể thao tác với dữ liệu bộ nhớ nhưng một lệnh như vậy sẽ được thực hiện nhanh hơn (cần ít chu kỳ đồng hồ hơn), nếu dữ liệu được lưu trong các thanh ghi. Đó cũng là nguyên nhân tại sao ngày nay các bộ vi xử lý được sản xuất với xu hướng có nhiều thanh ghi hơn.
Với các thanh ghi dữ liệu các byte thấp và byte cao có thể được truy nhập một cách riêng biệt, sử dụng từng 8 bit một cách rieng rẽ. Byte cao của thanh ghi AX được gọi là AH và các byte thấp được gọi là AL. Tương tự cho các thanh ghi BX, CX, DX có BH, BL, CH, CL, DH, DL.
Chức năng chuyên biệt của từng thanh ghi dữ liệu:
-
Thanh ghi AX (thanh ghi chứa- Accumulator register)
AX là thanh ghi được sử dụng nhiều nhất trong các lệnh số học, logic, và chuyển dữ liệu bởi vì việc sử dụng chúng tạo ra mã máy ngắn nhất.
Trong các phép toán nhân chia một trong các số hạng tham gia phải được chứa trong thanh ghi AX (nếu là 16 bit) và AL (nếu là 8 bit). Các thao tác vào ra cũng sử dụng thanh ghi AX hoặc AL.
-
Thanh ghi BX (thanh ghi cơ sở- Base register)
Thanh ghi này ngoài việc thao tác dữ liệu nó thường chứa địa chỉ cơ sở của một bảng dùng cho lệnh XLAT.(dịch AL thành 1 giá trị trong bảng BX)
-
Thanh ghi CX (thanh ghi đếm- Count register)
Việc xây dựng một chương trình lặp được thực hiện dễ dàng bằng cách
sử dụng thanh ghi CX, trong đó CX đóng vai trò bộ đếm số vòng lặp (REP, LOOP). CL được dùng làm bộ đếm trong các lệnh dịch và quay bit.
-
Thanh ghi DX (thanh ghi dữ liệu - Data register)
DX và AX cùng được sử dụng trong các thao tác của phép nhân hoặc
chia các số 16 bit. DX còn được sử dụng để chứa địa chỉ của các cổng trong các
lệnh vào ra dữ liệu trực tiếp (In/Out).
1.3.2. Các thanh ghi đoạn: CS, DS, ES, SS
Khối BIU đưa ra trên Bus địa chỉ 20 bit địa chỉ, như vậy 8088 có khả năng phân biệt được 220= 1. 048. 576 = 1 Mbyte ô nhớ. Nói cách khác không gian địa chỉ của 8088 là 1 Mbyte. Trong không gian 1 Mbyte bộ nhớ này cần chia thành nhiều đoạn khác nhau:
Đoạn chứa chương trình
Đoạn chứa dữ liệu và kết quả trung gian của chương trình
Tạo ra vùng nhớ đặc biệt gọi là ngăn xếp
Trong thực tế bộ vi xử lý 8088 có các thanh ghi 16 bit liên quan đến địa chỉ đầu của các đoạn trên và chúng được gọi là các thanh ghi đoạn (Segment Registers): CS, DS, SS, ES.
Các thanh ghi đoạn này chỉ ra địa chỉ đàu của 4 đoạn trong bộ nhớ dung lượng lớn nhất của 4 đoạn này là 64 Kbyte. Các đoạn có thể nằm cách nhau hoặc trùm lên nhau
Nội dung của thanh ghi sẽ xác định địa chỉ của ô nhớ đầu tiên của đoạn, địa chỉ này gọi là địa chỉ cơ sở. Địa chỉ của các ô nhớ khác trong cùng đoạn được tính bằng cách cộng thêm vào địa chỉ cơ sở một giá trị gọi là địa chỉ lệch hay độ lệch (offset)
Địa chỉ vật lý (20 bit) của một ô nhớ được xác định như sau:
Điạ chỉ vật lý = Điạ chỉ đoạn *10 h+ thanh ghi lệch (hay offset)
và điạ chỉ logic trong máy tính luôn được biểu diễn dưới dạng: Segment:Offset
Tại mọi thời điểm thì chỉ những ô nhớ được định địa chỉ bởi 4 đoạn trên mới được truy cập.
1.3.3. Các thanh ghi con trỏ và chỉ số: SI, DI, SP, BP
Trong 8088 có 3 thanh ghi con trỏ và 2 thanh ghi chỉ số 16 bit. Các thanh ghi này (trừ IP), đều có thể được dùng như các thanh ghi đa năng, nhưng ứng dụng chính của mỗi thanh ghi là chúng được gầm định như là thanh ghi lệch cho các đoạn tương ứng. Cụ thể như sau:
-
Thanh ghi BP: (con trỏ cơ sở - Base Pointer)
BP luôn trỏ vào một dữ liệu nằm trong đoạn ngăn xếp SS. Địa chỉ cụ thể SS:BP được xác định như trên.
-
Thanh ghi SP(con trỏ ngăn xếp - Stack Pointer)
Được sử dụng kết hợp với SS để truy nhập vào đoạn ngăn xếp. SP luôn trỏ vào đỉnh hiện thời của ngăn xếp trong đoạn ngăn xếp SS. Địa chỉ cụ thể SS:SP
-
Thanh ghi SI(chỉ số nguồn - Source Index).
SI chỉ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS mà địa chỉ cụ thể tương ứng với DS:SI. Bằng cách tăng nội dung của SI chúng ta có thể truy nhập dễ dàng đến các ô nhớ liên tiếp.
-
Thanh ghi DI (chỉ số đích - Destination Index).
SI chỉ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS mà địa chỉ cụ thể tương ứng với DS:DI. Có một số lệnh gọi là các thao tác chuỗi sử dụng DI để truy nhập đến các ô nhớ được định địa chỉ bởi ES.
1.3.4. Thanh ghi con trỏ lệnh: IP
Các thanh ghi bộ nhớ chúng ta vừa trình bày dùng để truy cập dữ liệu, để truy nhập đến các lệnh, 8088 sử dụng các thanh ghi CS và IP. Thanh ghi CS chứa điạ chỉ của lệnh tiếp theo còn IP chứa địa chỉ offset của lệnh đó. Thanh ghi IP được cập nhập mỗi khi có một lệnh được thực hiện.
1.3.5. Thanh ghi cờ
Đây là thanh ghi 16 bit, mỗi bit được sử dụng để thể hiện một trạng thái của bộ vi xử lý tại một thời điểm nhất định trong quá trình thực hiện chương trình. Mới chỉ có 9 bit được sử dụng và người ta gọi mỗi bit là một cờ.
|
x |
x |
x |
x |
OF |
DF |
IF |
TF |
SF |
ZF |
X |
AF |
x |
PF |
x |
CF |
* Các cờ trạng thái
CF (Carry Flag): được thiết lập khi phép toán thực hiện có nhớ hoặc có vay mượn
PF(Parity Flag): được thiết lập khi kết quả của phép toán có tổng số bit có giá trị 1 là một số chẵn (ở phần thấp của kết quả).
AF (Auxiliary Flag): được thiết lập khi có nhớ từ "bit có trọng số lớn nhất ở phần thấp" sang "bit có trọng số thấp nhất ở phần cao".
ZF (Zero Flag): Được thiết lập khi tất cả các bit của kết quả có giá trị 0.
SF ( Sign Flag): được thiết lập khi bit MSB của kết quả có giá trị 1.
OF (Overflow Flag): được thiết lập khi kết quả nằm ngoài giới hạn cho phép.
*Các cờ điều khiển
TF (Trace Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép thực hiện từng bước chương trình
IF (Interrupt Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép các ngắt cứng có thể thực hiện.
DF (Direction Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép duyệt chuỗi từ phải sang trái hoặc từ địa chỉ cao đến địa chỉ thấp.
1.4. TẬP LỆNH CỦA BỘ VI XỬ LÝ
1.4.1. Sơ lược về tập lệnh của bộ vi xử lý
Tập lệnh của bộ vi xử lý là thành phần cơ bản nhất để máy tính có thể thực hiện các yêu cầu của người sử dụng. Tất cả các thao tác, các chương trình do người dùng lập ra đều được bộ vi xử lý thực hiện bằng việc ánh xạ chúng dưới dạng mã máy, mã lệnh riêng của bộ vi xử lý.
Thông thường, với các lập trình viên, các lệnh của bộ vi xử lý được hiểu dưới góc độ là các lệnh gợi nhớ (Mnemonic). Với mã lệnh gợi nhớ thì một lệnh của bộ vi xử lý bao gồm các thành phần sau:
[Mã lệnh] [Các toán hạng]
Trong đó:
Mã lệnh - Cơ bản trường này chứa mã lệnh dưới dạng mã gợi nhớ.
Các toán hạng - Là các thành phần mà các lệnh sử dụng để thực hiện lệnh.
Nếu là các lệnh thật thì đây chính là các toán hạng của lệnh. Với bộ vi xử lý 8086/8088, các toán hạng này có thể là 0,1 hoặc 2.
Ví dụ:
ADD AL,[BX]
ADD là lệnh thực hiện phép cộng; AL và [BX] là hai toán hạng với qui định nếu tên thanh ghi hoặc một giá trị hằng nằm trong dấu [] thì đó là địa chỉ OFFSET của ô nhớ chứa dữ liệu cần thao tác.
1.4.2. Tập lệnh của CPU
Trong tập lệnh của vi xử lý 8086 có rất nhiều lệnh, mỗi lệnh thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó. Song, trong giới hạn nhất định, chúng ta có thể nghiên cứu một vài lệnh cơ bản.
Để dễ hiểu, chúng ta có thể chia chúng các nhóm lệnh sau:
-
Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu -
Nhóm lệnh số học -
Nhóm lệnh logic -
Nhóm lệnh dịch chuyển và quay -
Nhóm lệnh rẽ nhánh -
Nhóm lệnh vào ra cổng -
Nhóm lệnh điều khiển.
1.4.2.1 Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu
Trong nhóm này ta quan tâm một số lệnh cơ bản sau: MOV, MOVSB, MOVSW XCHG, PUSH, POP
-
Lệnh MOV: Move a Word or Byte (chuyển 1 từ hay 1 byte)
MOV đích, nguồn
Di chuyển nội dung của toán hạng nguồn vào toán hạng đích. Hai toán hạng phải có cùng độ lớn và không được đồng thời là 2 thanh ghi đoạn hoặc hai ô nhớ. Toán hạng đích phải là thanh ghi hay ô nhớ. Giá trị của toán hạng nguồn không bị thay đổi, sau khi thực hiện lệnh.
Ví dụ:
MOV ax,word1
Trước lệnh Mov Ax có nội dung : 0002h
Word1 : 0008h
Sau lệnh Mov Ax có nội dung : 0008h
Word1 : 0008h
Một số chú ý:
- Toán hạng đích không thể là một hằng số
- Không thể chuyển trực tiếp một giá trị byte vào một toán hạng đích là một từ và ngược lại. Nếu cần, có thể sử dụng các toán tử PTR BYTE hoặc PTR WORD
- Không thể chuyển trực tiếp một hằng số vào một thanh ghi đoạn. Trong trường hợp cần thiết, có thể chuyển tạm thời qua một thanh ghi khác
Ví dụ: Muốn chuyển giá trị 100 vào thanh ghi DS, ta có thể sử dụng hai lệnh sau
MOV AX,100
MOV DS,AX
MOVSB/MOVSW chuỗi đích, chuỗi nguồn
là hai lệnh dùng để chuyển các phần tử của một chuỗi nguồn sang một chuỗi đích.
MOVSB: MOVe String Byte
MOVSW: MOVe String Word
-
XCHG: eXCHanGe 2 operands ( tráo đổi nội dung của hai toán hạng)
XCHG đích, nguồn
Tráo đổi nội dung của toán hạng đích và toán hạng nguồn cho nhau.
Ví dụ: XCHG AX,BX
Trước lệnh XCHG AX có nội dung : 153Eh
BX : 28FCh
Sau lệnh Mov AX có nội dung : 28FCh
BX : 153Eh
Một số chú ý:
- Cả hai toán hạng không thể là hằng số
- Không thể tráo đổi hai toán hạng khác kiểu. Nếu cần, có thể sử dụng các toán tử PTR BYTE hoặc PTR WORD.
- Không được phép là 2 thanh ghi đoạn
- Không được phép là hai ô nhớ.
-
PUSH: PUSH Word On the Stack (Đẩy vào ngăn xếp)
PUSH toánhạng
Đẩy nội dung của toán hạng vào ngăn xếp, nội dung của toán hạng không bị thay
đổi. (copy nội dung)
Toán hạng nhất thiết phải là thanh ghi (đối với 8086/8088)
Ví dụ:
PUSH AX
Đẩy nội dung của thanh ghi AX vào ngăn xếp
-
POP: POP Word from Top of Stack (lấy ra từ đỉnh ngăn xếp).
POP đích
Toán hạng nhất thiết phải là thanh ghi (đối với 8086/8088), trừ thanh ghi CS
1.4.2.2. Nhóm lệnh số học
Trong nhóm này ta quam tâm đến các lệnh cơ bản sau: ADD, ADC, INC, SUB, SBB, DEC MUL(IMUL), DIV(IDIV)
-
ADD:Addition (cộng hai toán hạng)
ADD đích, nguồn
Cộng toán hạng đích với toán hạng nguồn. Kết quả được chứa trong toán hạng đích
đích=đích+nguồn
Điều kiện: hai toán hạng phải cùng độ dài, không được là hai thanh ghi đoạn
ADD ax,word1
Ax= ax+word1
-
SUB: Subtraction (trừ)
Sub đích,nguồn
Trừ nội dung của toán hạng đích cho toán hạng nguồn, kết quả chứa trong toán hạng đích.
Ví dụ: MOV BX, F0h
SUB BX,50h
BX=F0h-50h=A0h
-
MUL: Multiplexing - Multiply Unsigned Byte or Word (nhân số không dấu)
Nhân toán hạng với nội dung chứa trong thanh ghi AX. Tức là nhân hai toán hạng với nhau nhưng 1 toán hạng phải được chứa trong AX. Hoặc là trong DX và AX
MUL gốc
Tuỳ vào độ dài của toán hạng gốc mà xác định kết quả:
-
gốc: 8 bit thì số bị nhân trong AL -> kết quả trong AX -
gốc: 16 bit thì số bị nhân trong AX -> kết quả trong DX:AX
Ví dụ:
MOV AL,10h
MOV BL,5h
MUL BL
Vì toán hạng nguồn là thanh ghi BL, nên kết quả sẽ được lấy ra trong AX. AX=50h
Trong trường hợp muốn nhân số có dấu, ta có thể sử dụng lệnh IMUL có dạng lệnh như lệnh MUL.
-
DIV: Unsigned Divide (chia hai số không dấu)
DIV nguồn
-
nguồn là số 8 bit: AX/nguồn số bị chia phải là số không dấu 16 bit trong AX
sau khi chia AL chứa thương còn AH chứa số dư.
-
nguồn là số 16 bit: DX:AX/nguồn số bị chia phải là số không dấu và đặt trong cặp DX:AX sau khi chia; AX chứa thương còn DX chứa số dư.
nguồn =0 (chia cho 0) hoặc kết quả lớn hơn FFH, FFFFh thì gọi ngắt INT 0
Trong trường hợp muốn chia số có dấu, ta có thể sử dụng lệnh IDIV có dạng lệnh như lệnh DIV.
1.4.2.3. Nhóm lệnh logic
Trong nhóm này ta quan tâm đến các lệnh sau: AND, OR, XOR, NOT
-
AND: và hai toán hạng
AND đích,nguồn
Đích, nguồn phải có điều kiện:
-
cùng độ dài -
không phải đồng là 2 ô nhớ, 2 thanh ghi đoạn.
thường dùng để che đi hay giữ lại một vài bit nào đó của toán hạng đích
ví dụ: AND AX,0Fh
-
OR : hoặc hai toán hạng
OR đích,nguồn
Đích, nguồn phải có điều kiện:
-
cùng độ dài -
không phải đồng là 2 ô nhớ, 2 thanh ghi đoạn.
thường dùng để lập một vai bit nào đó của toán hạng đích= cách cộng logic toán hạng đó với toán hạng tức thời mà các bit 1 có vị trí tương ứng với bit cần lập.
Ví dụ: OR AL,BL
OR AL,0Fh
-
NOT: lấy phủ định - đảo bit NOT toánhạng
Dùng để đảo bit của một toán hạng (lấy bù 1)
-
XOR: hoặc loại trừ toán hạng
Dùng để xoá về 0 một thanh ghi nào đó
Ví dụ: XOR AX,AX ; Xoá thanh ghi AX về 0
1.4.2.4 Nhóm lệnh dịch chuyển và quay
Các lệnh cần quan tâm: SHL, SHR, ROL, ROR
-
SHL: Shift Left - dịch trái
SHL đích,1
SHL đích,CL
Dịch các bit của toán hạng đích sang trái một vị trí hoặc CL vị trí. Một giá trị 0 được đưa vào bên phải của toán hạng đích, còn bit MSB được đưa vào CF.
Thực hiện phép nhân bằng cách dịch trái.
-
SHR: Shift Right ; Dịch phải
SHR đích,CL
Dịch các bit của toán hạng đích sang phải 1 hoặc CL vị trí.
Giá trị 0 được đưa vào bit MSB còn gía trị của bit LSB được chuyển vào cờ CF.
Dùng lệnh dịch phải thực hiện phép chia.
-
ROL:Rotation Left- quay trái
ROL đích,CL
Dịch các bit sang bên trái. bit MSB được đưa vào LSB và cờ CF. muốn quay nhiều
lần thì chứa trong CL
-
ROR:Rotation Right- quay phải
ROR đích,CL
Dịch các bit sang bên phải. Bit LSB được đưa vào MSB và cờ CF. muốn quay nhiều lần thì chứa trong CL
* Các lệnh quay qua cờ nhớ: RCL, RCR.
* Các ví dụ đưa ra và yêu cầu tìm giá trị của đích và CF sau CL lần dịch, quay.
1.4.2.5. Nhóm lệnh điều khiển rẽ nhánh
-
Nhảy có đìêu kiện
Jxxx nhãn_đích
Nếu điều kiện nhảy được thoả thì sẽ nhảy đến nhãn_đích và thi lệnh này. nhãn có thể trước hoặc sau. Trước không quá 126 byte, sau không quá 127 byte.
Bảng các lệnh nhảy
|
Nhảy có dấu | ||
|
Kí hiệu |
Chức năng |
Điều kiện nhảy |
|
Jg/jnle |
Nhảy nếu lớn hơn Nhảy nếu không nhỏ hơn hay bằng |
Zf=0, sf=of |
|
Jge/jnl |
Nhảy nếu lớn hơn hay bằng Nhảy nếu không nhỏ hơn |
Sf=0f |
|
Jl/jnge |
Nhảy nếu nhỏ hơn Nhảy nếu không lớn hơn hay bằng |
Sf<>of |
|
Jle/jng |
Nhảy nêu nhỏ hơn hay bằng Nhảy nếu không lớn hơn |
Zf=1 hay sf=of |
|
Nhảy không dấu | ||
|
Ja/jnbe |
Nhảy nếu lớn hơn Nhảy nếu không nhỏ hơn hay bằng |
Cf=0 và zf=0 |
|
Jae/jnb |
Nhảy nếu lớn hơn hay bằng Nhảy nếu không nhỏ hơn |
Cf=0 |
|
Jb/jnae |
Nhảy nếu nhỏ hơn Nhảy nếu không lớn hơn hay bằng |
Cf=1 |
|
Nhảy điều kiện đơn | ||
|
Je/jz |
Nhảy nếu bằng Nhảy nếu bằng 0 |
Zf=1 |
|
Jne/jnz |
Nhảy nếu không bằng Nhảy nếu không bằng 0 |
Zf=0 |
-
Nhảy không điều kiện
JMP nhãn_đích
Nhãn đích nằm trong cùng đoạn với JMP, vượt xa 126 byte đối với các lệnh nhảy có điều kiện.
1.4.2.6. Nhóm lệnh vào ra cổng
-
IN: nhập vào từ cổng 1 byte hay 1 word
IN thanhchứa, cổng
Nếu thanh chứa là AL thì dữ liệu 8 bit được đưa vào có giá trị là điạ chỉ cổng
Nếu thanh chứa là AX thì dữ liệu 16 được đưa vào từ cổng có giá trị là điạ chỉ cổng +1
Điạ chỉ cổng trong khoảng 00h - FFh
-
OUT:xuất ra cổng 1 byte hay 1 word
OUT điạchỉcổng,Acc
1.4.2.7. Nhóm lệnh điều khiển
-
CALL chương_trình_con
Gọi một chương trình con có tên gọi: chương_trình_con
-
INT số_hiệu_ngắt
Lệnh gọi ngắt với số_hiệu_ngắt
-
HLT Lệnh treo máy dừng chương trình -
NOP: No Operation không thực hiện lệnh nào cả.
1.5. CHẾ ĐỘ ĐỊA CHỈ CỦA BỘ VI XỬ LÝ 8086
1.5.1. Tổng quan
Các chế độ địa chỉ chính là phương pháp để xác định toán hạng hoặc kiểu toán hạng trong các câu lệnh. Bộ vi xử lý 8086/8088 có tổng số trên 20 chế độ địa chỉ cho các thành phần khác nhau như mã lệnh, dữ liệu, ngăn xếp. Nhưng trên thực tế, việc lập trình, phân tích lệnh, người ta chỉ qua tâm đến việc dữ liệu của lệnh được xử lý ra sao. Vì vậy, chúng ta cũng chỉ nghiên cứu về các chế độ địa chỉ dữ liệu của lệnh.
Trong bộ vi xử lý 8086 qui định có 7 chế độ địa chỉ cho toán hạng của lệnh. Cụ thể bao gồm các chế độ sau:
-
Chế độ địa chỉ thanh ghi -
Chế độ địa chỉ tức thì -
Chế độ địa chỉ trực tiếp -
Chế độ địa chỉ gián tiếp thanh ghi -
Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở -
Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số -
Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở
1.5.2. Các chế độ địa chỉ dữ liệu
1.5.2.1 Chế độ địa chỉ thanh ghi
Trong chế độ này việc trao đổi thông tin diễn ra trực tiếp giữa các thanh ghi. Toán tử chỉ hoàn toàn là các thanh ghi. Loại địa chỉ thanh ghi không cần truy nhập bộ nhớ nên rất nhanh.
Ví dụ: MOV AX, BX ;Sao chép nội dung thanh ghi BX sang thanh ghi AX.
MOV AL,CL ; Sao chép nội dung thang ghi CL sang thanh ghi AL.
ADD AL, CL ; Cộng nội dung thanh ghi Clvới thanh ghi AL.
1.5.2.2 Chế độ địa chỉ tức thì
Trong chế độ này toán hạng đích là một thanh ghi hoặc ô nhớ, còn toán hạng nguồn là một hằng số. Ta có thể dùng chế độ này để nạp dữ liệu vào bất kỳ thanh ghi nào, trừ thanh ghi đoạn và thanh ghi cờ.
Ví dụ: MOV CL, 5Fh; chuyển 5Fh vào thanh ghi CL.
MOV AX, 0FF0h; Chuyển 0FF0h vào trong thanh ghi AX
MOV DS, AX; Chuyển nội dung thanh ghi AX vào DS.
MOV [BX], 10; Chuyển 10 vào ô nhớ tại địa chỉ DS:BXX
1.5.2.3 Chế độ địa chỉ trực tiếp.
Trong chế độ này, một toán hạng chứa địa chỉ lệch của ô nhớ dùng chứa dữ liệu, còn toán hạng kia chỉ có thể là thanh ghi.
Ví dụ: MOV Al, [1053] ; Chuyển nội dung ô nhớ địa chỉ DS:1053h vào AL
MOV [5307h], CX ; Chuyển nội dung CX vào 2 ô nhớ liên tiếp có địa
; chỉ DS:5307h và DS:5308h
ADD [5307h], AL ; Cộng nội dung AL vào ô nhớ có địa chỉ DS:5307h
1.5.2.4 Chế độ địa chỉ gián tiếp thanh ghi
Trong chế độ này, một toán hạng là một thanh ghi được sử dụng để chứa địa chỉ lệch (Offset) của ô nhớ chứa dữ liệu, còn toán hạng kia chỉ có thể là thanh ghi mà không được là ô nhớ.
Ví dụ: MOV AL, [BX] ; Chuyển nội dung ô nhớ có đ/c DS:BX vào AL
MOV [SI], CL ; Chuyển nội dung CL vào ô nhớ có đ/c DS:SI
MOV [DI], AX ; Chuyển nội dung AX vào 2 ô nhớ liên tiếp có
; địa chỉ DS:DI và DS:DI+1
1.5.2.5 Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở (Base Relative Addressing)
Trong chế độ này, các thanh ghi cơ sở BX và BP là các hằng số biểu diễn các giá trị dịch chuyển (Displacement Values), kết hợp với DS và SS để tính địa chỉ hiệu dụng của toán hạng các vùng nhớ. Sự có mặt của các giá trị dịch chuyển xác định tính tương đối (so với cơ sở) của địa chỉ.
Ví dụ 1: MOV CX, [BX]+10 ; Chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ
MOV CX, [BX+10] ; DS:(BX+10) và DS:(BX+11) vào CX
MOV CX,10[BX] ;
MOV CL, [BP]+5 ; Chuyển nội dung ô nhớ SS:(BP+5) vào AL
Chú ý: Trong các ví dụ trên, các giá trị 10 và3 được gọi là các giá trị dịch chuyển
-
(BX+10) hoặc (BP+5) gọi là địac chỉ hiệu dụng (Effective Address – EA) -
DS:(BX+10) hoặc SS:(BP+5) chính là địa chỉ logic tương ứng với 1 PA
1.5.2.6 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số (Indexed Relative Addressing)
Trong chế độ này, các thanh ghi chỉ số DI và SI và các hằng số biểu diễn giá trị dịch chuyển, được dùng để tính địa chỉ của toán hạng trong vùng nhớ DS.
Ví dụ: MOV AX,[SI]+10 ; Chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ
; DS:(SI+10) và DS:(SI+11) vào AX
MOV AX,[SI+10] ; Tương tự như trên.
MOV AL, [DI+5]; chuyển nội dung ô nhớ DS:(DI+5) vào CL.
1.5.2.7 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở (Based Indexed Relative)
Là sự kết hợp của 2 chế độ địa chỉ, đó là chế độ địa chỉ tương đối chỉ số và chế độ địa chỉ tương đối cơ sở. Trong chế độ này dùng cả 2 thanh ghi cơ sở và 2 thanh ghi chỉ số để tính địa chỉ của toán hạng. Chế độ này rất phù hợp với việc địa chỉ hoá các mảng 2 chiều.
Ví dụ: MOV AX, [BX]+[SI]+8 ;chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ
MOV AX, [BX+SI] + 8 ; DS:(BX+SI+8) và DS:(BX+SI+9) vào AX
MOV AX, [BX + SI + 8] ;
MOV CL, [BP][DI]+5 ; chuyển nội dung ô nhớ có địa chỉ
; DS:(BP+DI+5) vào CL
-
Chú ý: Trong các chế độ địa chỉ trên, các thanh ghi đoạn và các thanh ghi lệch được ngầm định đi kèm với nhau. Muốn loại bỏ sự ngầm định đó thì ta có thể viết tường minh địa chỉ của đoạn.
Ví dụ: MOV AL, [BX] ; ngầm định là DS:BX
Muốn bỏ ngầm định là DS ta phải viết
MOV AL, SS:[BX]; chuyển thành SS:BX
1.5.2.8 Bảng tóm tắt các chế độ địa chỉ
|
STT |
Chế độ địa chỉ |
Toán hạng |
Đoạn ngầm định |
|
1 |
Thanh ghi |
Reg |
|
|
2 |
Tức thì |
Data |
|
|
3 |
Trực tiếp |
[Offset] |
DS |
|
4 |
Gián tiếp thanh ghi |
[BX] [SI]
[DI] |
DS DS DS |
|
5 |
Tương đối cơ sở |
[BX] + Disp [BP] + Disp |
DS SS
|
|
6 |
Tương đối chỉ số |
[DI] + Disp [SI] + Disp |
DS SS
|
|
7 |
Tương đối chỉ số cơ sở |
[BX] + [DI] + Disp [BX] + [SI] + Disp [BP] + [DI] + Disp [BP] + [SI] + Disp |
DS DS SS SS |
-
Các cặp thanh ghi đoạn và thanh ghi lệch ngầm định
|
Thanh ghi đoạn |
CS |
DS |
ES |
SS |
|
Thanh ghi lệch |
IP |
SI, DI, BX |
DI |
SP, BP |
1.6. PHÂN TÍCH MÃ LỆNH MÃ MÁY
1.6.1. Khuôn dạng lệnh
Mã lệnh dành cho vi xử lý được viết dưới dạng nhị phân. Nhưng để người lập trình có thể hiểu và lập trình được thì các lệnh của vi xử lý được biểu diễn dưới dạng mã lệnh gợi nhớ (Mnemonic). Song, về cơ bản chúng ta cũng cầm phải biết về mã lệnh mã máy của bộ vi xử lý để có thể hiểu rằng một lệnh được bộ vi xử lý thực hiện ra sao và cấu trúc của các lệnh đó như thế nào.
Vấn đề ta cần phải hiểu là một lệnh của bộ vi xử lý 8086 có độ dài lệnh tối đa là 6 byte. Cấu trúc chung của một mã lệnh đó bao gồm:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Disp |
Disp |
Disp |
Disp |
|
Opcode |
D |
W |
mode |
reg |
M/R | ||||||||||||||
|
B    yte 1
|
Byte 2 |
Byte 3,4 |
Byte 5,6 | ||||||||||||||||
Trong đó:
- Opcode (Operation Code) - Phân biệt lệnh đó là lệnh gì. Ví dụ, lệnh MOV=100010
- D (Direction) chỉ hướng hành động của lệnh. D=0 từ thanh ghi, D=1 tới thanh ghi.
- W (Word) chỉ độ dài của toán hạng. W=1 toán hạng 2 byte, W=0 toán hạng 1 byte
- mode chỉ chế độ địa chỉ của toán hạng. Ví dụ, chế độ thanh ghi mode=11.
- reg (Register) chỉ mã của thanh ghi trong lệnh (nếu lệnh có toán hạng là thanh ghi).
- M/R (Memory/Register) Chỉ mã của thanh ghi hoặc ô nhớ theo chế độ địa chỉ
- Disp (Displacement) đoạn dịch chuyển hoặc là toán hạng tức thì
Bảng xác định chế độ địa chỉ toán hạng bằng các trường MOD và R/M
|
MOD = 11 |
Tính địa chỉ | |||||
|
R/M |
W=0 |
W=1 |
R/M |
MOD=00 |
MOD=01 |
MOD=10 |
|
000 |
AL |
AX |
000 |
(BX)+(SI) |
(BX)+(SI)+d8 |
(BX)+(SI)+d16 |
|
001 |
CL |
CX |
001 |
(BX)+(DI) |
(BX)+(DI)+d8 |
(BX)+(DI)+d16 |
|
010 |
DL |
DX |
010 |
(BP)+(SI) |
(BP)+(SI)+d8 |
(BP)+(SI)+d16 |
|
011 |
BL |
BX |
011 |
(BP)+(DI) |
(BP)+(DI)+d8 |
(BP)+(DI)+d16 |
|
100 |
AH |
SP |
100 |
(SI) |
(SI)+d8 |
(SI)+d16 |
|
101 |
CH |
BP |
101 |
(DI) |
(DI)+d8 |
(DI)+d16 |
|
110 |
DH |
SI |
110 |
Địa chỉ trực tiếp |
(BP)+d8 |
(BP)+d16 |
|
111 |
BH |
DI |
111 |
(BX) |
(BX)+d8 |
(BX)+d16 |
Bảng Mã hoá các thanh ghi
-
REG
W=0
W=1
000
AL
AX
001
CL
CX
010
DL
DX
011
BL
BX
100
AH
SP
101
CH
BP
110
DH
SI
111
BH
DI
Bảng mã hoá các thanh ghi đoạn
-
REG
W=0
00
ES
01
CS
10
SS
11
DS
1.6.2. Một số mã lệnh mã máy
a/ Lệnh MOV
Từ thanh ghi đến ô nhớ: 1010001w addr_low addr_high
Từ ô nhớ đến thanh ghi: 1010000w addr_low addr_high
Từ ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi đoạn: 10001110 mod 0 seg r/m
Từ thanh ghi đoạn đến ô nhớ hay thanh ghi: 10001110 mod 0 seg r/m
Từ ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi/ từ thanh ghi vào ô nhớ:
100010d1 mod seg r/m (addr_low addr_high)
Từ dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi: 1011w reg data (data_High)
Từ dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi hay ô nhớ:
1100011w mod 000 r/m data (data_High)
b/ Lệnh PUSH
Toán hạng nguồn là thanh ghi công dụng chung: 01010 reg
Thanh ghi đoạn: 000 seg 110
Ô nhớ hoặc thanh ghi: 11111111 mod 110 r/m
c/ Lệnh POP
Toán hạng đích là thanh ghi công dụng chung: 01011 reg
Thanh ghi đoạn: 000 seg 111
Ô nhớ hoặc thanh ghi: 10001111 mod 000 r/m
d/ Lệnh ADD
Cộng ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi: 000000dw mod reg r/m
Cộng trực tiếp số hạng vào thanh ghi: 0000010w data
Cộng trực tiếp ô nhớ hay thanh ghi cho toán hạng trực tiếp:
100000sw mod 000 r/m data
(Trong đó s được thiết lập nếu 1 byte số liệu được cộng vào ô nhớ hay thanh ghi 16bit)
e/ Lệnh SUB
Trừ ô nhớ hay thanh ghi vào thanh ghi: 100010dw mode reg r/m
Trừ thanh ghi cho toán hạng trực tiếp: 0010110w data
Trừ ô nhớ hay thanh ghi cho toán hạng trực tiếp: 100000sw mod 101 r/m data
(Trong đó s được thiết lập nếu 1 byte số liệu được cộng vào ô nhớ hay thanh ghi 16bit)
f/ Lệnh AND
Và ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 001000dw mod reg r/m
Và trực tiếp với thanh ghi: 0010010w data
Và trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 100 r/m data
g/ Lệnh OR
Hoặc ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 000010dw mod reg r/m
Hoặc dữ liệu trực tiếp với thanh ghi: 0000110w data
Hoặc trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 001 r/m data
h/ Lệnh XOR
XOR ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 001100dw mod reg r/m
XOR toán hạng trực tiếp với thanh ghi: 0011010w data
XOR toán hạng trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 110 r/m data
1.6.3. Một số ví dụ minh hoạ:
Phân tích mã lệnh mã máy của các lệnh sau:
- MOV SP,BX ; sao chép nội dung trong thanh ghi BX sang thanh ghi SP
opcode=100010
D=1 gửi tới thanh ghi
w=1 chuyển một từ
MOD=11 thanh ghi tới thanh ghi
REG=100 thanh ghi SP
R/M=011 thanh ghi BX
==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 1000101111100011b = 8BE3h
- MOV CL,[BX] ; sao chép nội dung từ ô nhớ DS:BX sang thanh ghi CL
Opcode=100010
D=1 tới thanh ghi
W=0 toán hạng 8 bit
MOD=00 ô nhớ không dịch chuyển
REG=001 thanh ghi CL
R/M = 111 toán hạng là ô nhớ DS:BX
==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 1000101000001111b = 8A0Fh
- MOV 43h[SI], DH; chuyển nội dung thanh ghi DH sang ô nhớ DS:(SI+43h)
Opcode=100010
D=0 từ thanh ghi
W=0 chuyển Byte
MOD=01 ô nhớ, dịch chuyển 1 byte
REG=110 thanh ghi DH
R/M=100 ô nhớ DS:SI
disp=01000011 độ dịch chuyển là 43h
==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 100010000111010001000011b = 887443h
1.7. LẬP TRÌNH VÀ GỠ RỐI BẰNG DEBUG
Máy tính trước đây là các máy có kích thước tương đối lớn, được chế tạo từ các đèn điện tử chân không, vì vậy, các con rệp (BUGS) có thể chui vào đó và làm hỏng máy móc, dẫn đến việc máy móc có thể xử lý sai. Trước tình thế đó, người ta đưa ra một yêu cầu bắt các con rệp phá hoại này và được gọi là DEBUG (Bắt rệp).
Từ đó đến nay, công việc xử lý làm cho chương trình máy tính được thực hiện chính xác, tránh gây ra lỗi được gọi là DEBUG. Các chương trình thực hiện nhiệm vụ này được gọi là các trình gỡ rối.
Hiện nay, có rất nhiều trình gỡ rối được sử dụng để sửa lỗi cho các trình ứng dụng như: DEBUG.EXE (trong DOS), Debugging (trong WINDOWS).
Để thực hiện được trình DEBUG trong môi trường DOS, ta có thể thực hiện theo cú pháp sau:
DEBUG {ENTER}
DEBUG
1.7.1. Giới thiệu về lệnh của DEBUG
Sau khi chạy trình DEBUG, dấu nhắc lệnh của DEBUG sẽ hiện lên với dấu (-). Tại đây ta có thể gõ vào các lệnh của DEBUG. Cụ thể:
A - Assemble - Hợp ngữ: được sử dụng để sửa các lệnh của chương trình
Cú pháp: A <địa chỉ offset của lệnh cần sửa>
Ví dụ: A 0153
Có thể được sử dụng để lập một chương trình *.COM. Nếu lập trình thì địa chỉ offset sẽ phải bắt đầu từ 0100h.
D - Dump - Hiển thị nội dung một vùng nhớ lên màn hình.
Cú pháp: D [Address]
In nội dung một vùng nhớ 128 byte bắt đầu từ địa chỉ Address
hoặc D [range] - In nội dung vùng nhớ trong dải range ra màn hình
Ví dụ: - D 100 In nội dung của 128 byte nhớ bắt đầu từ địa chỉ DS:100
D CS:200 220 In nội dung vùng nhớ từ CS:200 đến CS:220
D 0A00:0100 L10 In nội dung 16 byte nhớ từ địa chỉ 0A00:0100
G - Go - Thực hiện hay chạy cả chương trình nạp trong bộ nhớ
Cú pháp: G [=address] [điểm dừng]
thực hiện đoạn chương trình bắt đầu từ địa chỉ address đến địa chỉ điểm dừng
Ví dụ: - G =100 Thực hiện chương trình từ địa chỉ 100 đến hết chương trình
G =100 200 Thực hiện chương trình từ địa chỉ CS:100 đến CS:200
H - Hexadecimal - Thực hiện các phép cộng, trừ các số thập lục phân
Cú pháp: H
Ví dụ: H 035F 01E5
Kết quả sẽ hiện lên trên màn hình là: 0544 017A
I - Input - Nhập một Byte dữ liệu từ cổng và hiển thị trên màn hình
Cú pháp: I <#cổng> Nhập một byte từ cổng có địa chỉ là #cổng
Ví dụ: I 2F8 đọc giá trị từ cổng 2F8 và hiển thị
N - Name - Đặt tên cho tệp để chuẩn bị ghi dữ liệu lên.
Cú pháp: N
Ví dụ: N vanban.txt
N ctrinh.com
O - Output - Xuất dữ liệu 8 bit ra một cổng
Cú pháp: O <#cổng>
Ví dụ: O 70 đưa dữ liệu 8 bit ra cổng có địa chỉ là 70h
Q - Quit - Thoát khỏi DEBUG
R - Register - Hiển thị và sửa nội dung một thanh ghi
Cú pháp: R
Ví dụ: Nạp giá trị 43h vào thanh ghi CX
R CX
:43
U - Unassemble - Dịch ngược lệnh của CPU
Cú pháp: U [range]
Trong đó range có thể là: - Địa chỉ bắt đầu của đoạn lệnh
- Địa chỉ đầu và chiều dài đoạn lệnh
Ví dụ: U 100 Xem nội dung các lệnh của đoạn chương trình từ địa chỉ CS:0100h
U CS:100 110 Xem đoạn lệnh từ địa chỉ CS:100 đến CS:110
U 200 L20 Xem đoạn lệnh 32 byte bắt đầu từ địa chỉ CS:0200h
W - Write - Ghi nội dung đoạn lệnh bắt đầu từ địa chỉ CS:0100h với độ dài phụ thuộc vào giá trị của thanh ghi CX vào một tệp đã được đặt tên bởi lệnh N
? - Help - Hiển thị đầy đủ các lệnh, cú pháp lệnh của DEBUG.
1.7.2. Lập trình bằng DEBUG
DEBUG là một trình gỡ rối có thể được sử dụng để lập trình các chương trình đơn giản có phần mở rộng là *.COM. Vì vậy, trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu về cách viết một chương trình bằng DEBUG thông qua các bước sau.
Bước 1: Chạy trình DEBUG. Tại dấu nhắc lệnh của DOS ta gõ: DEBUG {ENTER}
Bước 2: Tại dấu nhắc của DEBUG gõ lệnh
-A 100 Địa chỉ bắt đầu của một chương trình được bắt đầu từ CS:100h
Bước 3: Gõ vào các lệnh của chương trình với qui định
+ Các lệnh này phải là các lệnh của vi xử lý (lệnh thật) dưới dạng mã lệnh gợi nhớ
+ Các số liệu đưa vào là các số ở dạng thập lục phân và không được có chữ h ở cuối số đó. Riêng lệnh INT vẫn được chấp nhận tồn tại chữ h. Ví dụ: số 65d sẽ phải đưa vào là 41
+ Các lệnh nhảy, lệnh lặp, lệnh gọi chương trình con thì các toán hạng lệnh phải là địa chỉ bộ nhớ tại vị trí của lệnh đầu tiên.
Ví dụ: JMP 120 Nhảy tới địa chỉ CS:120h
+ Trong tất cả các lệnh chỉ tồn tại hai trường là: mã lệnh và toán hạng. Không được có lời chú thích.
Ví dụ: MOV AH,1 ;gán cho AH giá trị 1
Đây được coi là một lệnh sai vì lời giải thích này không được DEBUG chấp nhận
+ Một chương chương phải được kết thúc bằng một lệnh INT 20 hoặc INT 20h
+ Sau lệnh INT 20, ta không đưa lệnh khác nữa thì tại địa chỉ của lệnh tiếp theo ta nhấn ENTER. Địa chỉ này cũng chính là địa chỉ cuối của chương trình.
Bước 4: Xác định số byte của chương trình.
độ dài chương trình = địa chỉ cuối - 100
Sau đó gõ lệnh: R CX
và nạp vào độ dài của chương trình cho CX.
Bước 5: Đặt tên cho File chứa chương trình bằng lệnh N
Ví dụ: N vidu1.com
Bước 6: gõ lệnh W để ghi nội dung chương trình vào tệp đã đặt tên ở bước 5
Sau khi tạo xong một chương trình, ta có thể thoát về DOS để chạy thử hoặc có thể sử dụng lệnh G để chạy trực tiếp từ DEBUG
Ví dụ: Viết một chương trình thực hiện nhập vào một chữ cái thường, sau đó đổi nó sang thành chữ cái hoa (Với giả thiết không kiểm tra dữ liệu nhập vào)
Sau khi viết xong chương trình, ta có thể chạy nó để kiểm tra kết quả bằng cách.
Như vậy, với chương trình đơn giản trên đây, ta thấy: Nếu lập trình bằng DEBUG thì kích thước của tệp rất nhỏ. Chương trình vừa viết có kích thước là 0Eh=14byte.
1.7.3. Gỡ rối chương trình bằng DEBUG
Để gỡ rối cho một chương trình, ta có thể thực hiện qua các bước sau:
Bước 1: Khởi động DEBUG và gọi tệp cần sửa bằng lệnh
DEBUG
Bước 2: Xác định lệnh gây ra lỗi (lỗi do thuật toán) bằng lệnh U. Các lệnh chỉ hiển thị trong khoảng 32 byte. Nếu muốn xem tiếp lệnh ở vị trí sau 32 byte đó thì ta có thể gõ tiếp lệnh U. Và cứ như vậy cho đến khi kết thúc chương trình (gặp lệnh INT 20)
Bước 3: Sử dụng lệnh A <địa chỉ offset của lệnh sai> để bắt đầu sửa
Bước 4: Gõ lệnh cần thay thế.
+ Nếu lệnh thay thế có kích thước bằng lệnh đang sửa thì tại vị trí của lệnh sau lệnh vừa gõ ta nhấn ENTER.
+ Nếu lệnh thay thế có kích thước khác lệnh đang sửa thì ta phải gõ lại toàn bộ đoạn chương trình từ vị trí sửa đến hết chương trình. Vì, các lệnh gõ vào sau sẽ đè lên các lệnh trước đó. Nếu lệnh sau khi sửa lớn hơn lệnh trước khi sửa thì lệnh tiếp theo của nó sẽ bị mất đi một số bit. Khi đó, cấu trúc chương trình sẽ bị sai lệch hoàn toàn.
Bước 5: Nếu kích thước chương trình khác với kích thước ban đầu thì ta cần phải sử dụng lệnh R để thay đổi thanh ghi CX sao cho CX chứa giá trị độ lớn của chương trình sau khi sửa. Sau đó, ta sử dụng lệnh W để ghi lại nội dung của chương trình mới vào tệp.
V
í dụ: Chương trình trên bị lỗi tại vị trí lệnh SUB. Ta cần sửa lại như sau:
2010 -> Giới thiệu chung Kết quả Kinh tế của Việt Nam
2010 -> Học thêm Hóa học 11 axit bazơ muối câu 1
2010 -> CHÍnh phủ CỘng hoà XÃ HỘi chủ nghĩa việt nam
2010 -> Danh mục các loại giấy tờ VỀ tạo lập nhà Ở ĐẤT Ở làm cơ SỞ pháp lý ĐỂ CẤp giấy chứng nhậN
2010 -> Ủy ban nhân dân cộng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam thành phố CẦn thơ Độc lập Tự do Hạnh phúc
2010 -> BỘ TƯ pháp cộng hoà XÃ HỘi chủ nghĩa việt nam
2010 -> PHÁt triển nông thôN
2010 -> BỘ chính trị ĐẢng cộng sản việt nam
2010 -> CHÍnh phủ CỘng hoà XÃ HỘi chủ nghĩa việt nam
Chia sẻ với bạn bè của bạn:
