微机原理-04-指令系统

#指令系统

指令格式

指令通常由 指令操作码和指令操作数 两部分组成

指令描述符号

A：表示累加器A，而ACC则表示累加器A的地址。
Rn（n = 0～7）：当前选中的工作寄存器组中寄存器R0～R7之一。
Ri（i = 0, 1）：当前选中的工作寄存器组中的寄存器R0或R1。
@：间接寻址或变址寻址前缀。
data：8位立即数。
data16：16位立即数。
direct：片内低128个RAM单元地址及SFR地址。
addr11：11位目的地址。
addr16：16位目的地址。
rel：一个字节的补码表示的地址偏移量，范围为128～+127。
bit：位寻址空间中可寻址位的地址。
(X)：表示X地址单元或寄存器中的内容。
((X))：以X单元或寄存器中的内容作为地址所指定单元的内容。
/：位操作数的取反操作前缀，表示对该数位取反，但不影响该数位的原值。
→：数据传送方向，表示箭尾一侧的内容送入箭头所指向的单元中去。
：表示数据交换。

指令格式

单字节指令/：只有操作码，无操作数，操作数隐含在操作码中。
双字节指令/：一个字节表示操作码，另一个字节表示立即数或存放操作数的地址。
三字节指令/：第一个字节表示操作码，后两个字节表示操作数或操作数地址。
注释：
- 单指令、一般格式为
  操作助记符 [操作数] [；注释]
- 双指令、一般格式如下所示：
  操作助记符 [目的操作数][，源操作数][；注释]

寻址方式

不同的计算机其寻址方式不尽相同，一般来说，寻址方式越多，计算机功能就越强，灵活性也越大。51系列单片机共有7种寻址方式

立即寻址

指令编码中直接给出操作数的寻址方式称为立即寻址。

在这种寻址方式中，紧跟在操作码后面的操作数称为立即数。
立即数可以是一个字节，也可以是两个字节，立即数以前缀“#” 符号来标识。
MOV A，#03H

直接寻址

直接寻址是指操作数的地址直接在指令中给出的寻址方式。

该地址对应单元中的内容就是操作数，
直接的操作数单元地址用“direct”表示。

MOV A，3CH ；（3CH）→A

寄存器寻址

操作数存放在寄存器中的寻址方式称为寄存器寻址。

对于这种寻址方式，寻址的寄存器已隐含在指令的操作码中，寄存器用符号Rn表示。

指令译码其实是译码的是操作码

假设(R1) = 0FFH，
执行指令：MOV  A，R1  ； (R1)→A
结果：(A) = 0FFH

寄存器间接寻址

寄存器间接寻址是指操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中。

寄存器中的内容不再是操作数，而是存放操作数的地址。

寄存器间接寻址用符号“@”表示。

（1）内部RAM低128单元，地址范围00H～7FH，用Ri（i = 0，1）或SP作为间址寄存器。
（2）与P2口锁存器配合使用，用Ri指示低8位地址，可寻址片外数据存储器或I/O的64KB区域。
（3）DPTR间接寻址寄存器，可寻址程序存储器或片外数据存储器（包括I/O口）各自的64KB区域。

 设(R0) = 60H，内部RAM (60H) = 50H，执行指令MOV  A，@R0    ；((R0))→A执行结果(A) = 50H。

####变址寻址

本寻址方式以DPTR或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，以两者内容相加形成的16位地址作为目的地址进行寻址。

MOVC  A，@A+DPTR
MOVC  A，@A+PC
JMP   @A+DPTR

前两条指令称为查表指令，适用于读程序存储器中固定的数据。例如，将固定的、按一定顺序排列的表格存放在程序存储器中，在程序运行中由A的动态参量来确定读取对应的表格参数。

第3条为散转指令，A中内容为程序运行后的动态结果，可根据A中的不同内容，实现跳向不同程序入口的跳转。

设(A) = 0A4H，(DPTR) = 1234H，
程序存储区
(12D8H) = 3FH，
则执行指令MOVC  A，@A+DPTR后，
(A) = 3FH。

相对寻址方式

相对寻址用于跳转指令。本寻址方式是以该转移指令的地址（PC值）加上它的字节数，再加上相对偏移量（rel），形成新的转移目的地址，从而控制程序转移到该目的地址。

目的地址 = 转移指令所在的地址 + 转移指令字节数 + rel
其中，偏移量rel是一个字节的补码表示的带符号数，其范围是-128～+127。
因此，程序转移范围是以转移指令的下条指令首地址为基准地址，相对偏移在-128～+127单元之间。

假设指令SJMP  20H 存入2100H单元，
其机器码为80H 20H，
执行该指令后，程序将跳转到2122H单元取指令并执行

####位寻址方式

位寻址方式是指令中给出的操作数为位寻址区的位地址bit，

bit包括内部RAM的20H～2FH共16个单元的128位，以及某些可以位寻址的特殊功能寄存器（单元地址能被8整除）的各位。

分析指令MOV  C，24H.0的执行结果。
该指令的机器码为A2H 20H，相当于MOV  C，20H，指令执行完成后Cy标志位为1

寻址方式就是ＣＰＵ在指令中寻找（确定）操作数位置（地址）的方式（或寻找（确定）
转移的目标地址的方式）。
根据操作数的性质，寻址方式分为 数据寻址方式和地址寻址方式。
根据操作数的位置，寻址方式分为 立即数寻址方式、寄存器寻址方式、存储器寻址方式和Ｉ／Ｏ寻址方式。

算术运算类指令

加法指令

（1）不带进位加法指令ADD（4条）

ADD   A，Rn                   ；(A)+(Rn)→A，n = 0～7
ADD   A，direct       ；(A)+ (direct)→A
ADD   A，@Ri             ；(A)+((Ri))→A，i = 0，1
ADD   A，#data            ；(A)+#data→A

（2）带进位加法指令

ADDC  A，Rn            ；(A)+(Rn)+Cy→A，n = 0～7
ADDC  A，direct       ；(A)+(direct)+Cy→A
ADDC  A，@Ri         ；(A)+((Ri))+Cy→A，i = 0，1
ADDC  A，#data      ；(A)+#data+Cy→A

（3）加1指令（5条）

    INC   AINC   Rn          ；n = 0～7INC   direct   INC   @Ri        ；i = 0，1INC   DPTR

（4）十进制调整指令（1条）

     ```DA   A              ；调整A的内容为正确的BCD码```

减法指令

减法指令包括带借位减法指令和减1指令两类

（1）带借位减法指令（4条）

SUBB  A，Rn    ； (A) - (Rn) - Cy→A，n = 0～7
SUBB  A，direct   ； (A) - (direct) - Cy→A
SUBB  A，@Ri     ； (A) - ((Ri)) - Cy→A，i = 0，1
SUBB  A，#data    ； (A) - #data - Cy→A

（2）减1指令（4条）

DEC  A   ；(A) - 1→A
DEC  Rn         ；(Rn) - 1→Rn，n = 0～7
DEC  direct     ；(direct) - 1→direct
DEC  @Ri       ；((Ri)) - 1→(Ri)，i = 0，1

####乘除运算指令
（1）乘法指令（1条）
MUL AB ；A×B→BA

（2）除法指令（1条）
DIV AB ；A÷B，商→A，余数→B

逻辑运算与移位指令

逻辑与指令
ANL  A，Rn        ；(A)∧(Rn)→A，n = 0～7
ANL  A，direct        ；(A)∧(direct)→A
ANL  A，#data     ；(A)∧#data→A
ANL  A，@Ri      ；(A)∧((Ri))→A，i = 0～1
ANL  direct，A        ；(direct)∧(A)→direct
ANL  direct，#data    ；(direct)∧#data→direct

逻辑或指令
ORL  A，Rn            ；(A)∨(Rn)→A，n = 0～7
ORL  A，direct        ；(A)∨(direct)→A
ORL  A，#data     ；(A)∨ #data→A
ORL  A，@Ri      ；(A)∨((Ri))→A，i = 0，1
ORL  direct，A        ；(direct)∨(A)→direct
ORL  direct，#data    ；(direct)∨#data→dire

逻辑异或指令
XRL  A，Rn        ；(A) (Rn)→A，n = 0～7
XRL  A，direct      ；(A)  (direct)→A
XRL  A，@Ri      ；(A)   ((Ri))→A，i = 0，1
XRL  A，#data     ；(A)  #data→A
XRL  direct，A        ；(direct)   (A)→direct
XRL  direct，#data ；(direct)  #data →direct

累加器“清零”及“取反”指令

（1）CLR A
这条指令的功能是：将累加器A清“0”，不影响Cy、Ac和OV等标志。
（2）CPL A
这条指令的功能是：将累加器A按位取反，不影响Cy、Ac和OV等标志。

####移位指令

左环移指令
RL A

带进位左环移指令
RLC A

右环移指令
RR A

带进位右环移指令
RRC A

累加器半字节交换指令
SWAP A

###控制转移类指令

无条件转移指令

长转移指令 LJMP addr16 ；addr16 → PC

短转移指令 AJMP addr11 ；(PC)+ 2→PC，addr11→PC10～0， PC15～11不变

相对转移指令 SJMP rel ；(PC)+2→PC，(PC)+ rel→PC

间接跳转指令（散转移指令）JMP @A+DPTR ；(PC)+1→PC，(A)+(DPTR)→PC

条件转移指令

（1）累加器A判零条件转移指令
JZ   rel        ；若(A) = 0，则PC+2+rel→PC；否则，PC+2→PC
JNZ  rel        ；若(A) ≠ 0，则PC+2+rel→PC；否则，PC+2→PC

（2）比较条件转移指令CJNE  A，direct，rel   ；若(A) ≠ (direct)，则PC+3+rel→PC；否则，PC+3→PC
CJNE  A，#data，rel     ；若(A) ≠ data，则PC+3+rel→PC；否则，PC+3→PC
CJNE  Rn，#data，rel  ；若(Rn) ≠ data，则PC+3+rel→ PC；否则，PC+3→PC
CJNE  @Ri，#data，rel ；若((Ri)) ≠ data，则PC+3+rel→PC；否则，PC+3→PC

（3）减1条件转移指令
DJNZ  Rn，rel         ；(Rn)-1→Rn；若(Rn) ≠ 0，则PC+2+rel→PC；否则，PC+2→PC
DJNZ  direct，rel   ；(direct)-1→direct；若(direct) ≠ 0，则PC+3+rel→PC；否则，PC+3→PC

子程序调用及返回指令

 ① 长调用指令LCALL  addr16        ；(PC)+3→PC；(SP)+1→SP，PC7～0→(SP)；(SP)+1→SP，PC15～8→(SP)；addrl6→PC

② 绝对调用指令ACALL  addr11            ；(PC)+2→PC；(SP)+1→SP，PC7～0→(SP)；(SP)+1→SP，PC15～8→(SP)；addr11→PC10～0，PC15～11不变

RET      ；((SP))→PC15～8，(SP)-1→SP；((SP))→PC7～0，(SP)-1→SP

中断返回指令

RETI     ；((SP))→PC15～8，(SP)-1→SP；((SP))→PC7～0，(SP)-1→SP

###空操作指令
NOP ；(PC)+1→PC

位操作类指令

位传送指令（2条）
MOV C，bit ；(bit)→Cy
MOV bit，C ；Cy→(bit)
位置位/复位指令（4条）
CLR C ；0→Cy
CLR bit ；0→bit
SETB C ；1→Cy
SETB bit ；1→bit
位运算指令

ANL C，bit ；(Cy) ∧ (bit) → Cy
ANL C，/bit ；(Cy) ∧
ORL C，bit ；(Cy) ∨ (bit) → Cy
ORL C，/bit ；(Cy) ∨

位条件转移指令

JC rel ；若Cy = 1，则(PC)+2+re→PC
；否则，(PC)+2→PC
JNC rel ；若Cy = 0，则(PC)+2+re→PC
；否则，(PC)+2→PC
JB bit，rel ；若(bit) = l，则(PC)+3+re→PC
；否则，(PC)+3→PC
JNB bit，rel ；若(bit) = 0，则(PC)+3+re→PC
；否则，(PC)+3→PC
JBC bit，rel ；若(bit) = 1，则(PC)+3+re→PC，0→bit
；否则，(PC)+3→PC