基本程式設計觀念

(1)

林銘波編著 --- 全華科技圖書公司 2.1

基本程式設計觀念

自然語言（中文、英文、...）

高階語言（C、C++、Java）

組合語言（8051或是80x86）

機器語言（8051或是80x86）機器人

微算機基本原理與應用第2章微算機基本工作原理

計算機的階層式結構

硬體

組合語言

高階語言

應用程式(或語言)

(2)

儲存程式計算機

位址

資料輸出資料輸入

1 0

2

n-2 n-1 n 67

27 15

09 56 27 位址

寫入讀取記憶器

資料指令 CPU

中央處理器

位址匯流排

資料匯流排讀取/寫入控制

圖2.1-3 計算機的邏輯結構圖2.1-4 記憶器的邏輯結構

CPU的動作

CPU 的動作 CPU 模模組模模組組組

PC ← 0 ；重複執行下列動作

自記憶器位址為 PC 的位置中摘取指令；

執行該指令；

PC ← PC + 1

END CPU 模模模模組組組組

(3)

CPU基本結構與動作

CPU 的動作 CPU 模模模模組組組組

PC ← 0 ；重複執行下列動作

自記憶器位址為 PC 的位置中摘取指令；

執行指令解碼；

若該指令執行時需要資料，則自記憶器中讀取運算元；

執行指令的動作；

若該指令需要儲存結果，則存回結果於記憶器中；

PC ← PC + 1 END CPU 模模模模組組組組

一個簡化的MCS-51 CPU RTL模型

資料暫存器 (R0 ~ R7)

累積器 (ACC) 算數邏輯單元

(ALU)

指令暫存器 (IR)

指令解碼器 (ID) 時序控制邏輯單元

(TCL)

程式計數器 (PC)

記憶器緩衝暫存器(MBR) 8051 CPU

內部16位元位址匯流排

內部8位元資料匯流排

接往CPU 其它電路

記憶器程式資料

R / W

資料匯流排位址匯流排

資料指示暫 +1 存器(DPTR)

記憶器位址暫存器(MAR) 內部資料記

憶器與SFR

(4)

指令讀取的第一個步驟

(ALU)

(TCL)

程式計數器 (PC) 8051 CPU

R / W

控制匯流排 T1

記憶器位址暫存器(MAR)記憶器緩衝暫存器(MBR) 內部資料記

憶器與SFR

指令讀取的第二個步驟

(ALU)

指令暫存器 (IR) 程式計數器

(PC) 8051 CPU

接往CPU

R / W

T2

憶器與SFR

(5)

指令讀取的第三個步驟

(ALU)

(TCL)

R / W

控制匯流排 T3

+1

T3 資料指示暫

存器(DPTR)

憶器與SFR

指令讀取的第四個步驟

(ALU)

(TCL)

R / W

T4 資料指示暫 +1

存器(DPTR)

T4

憶器與SFR

(6)

指令的讀取與執行動作時序圖

MAR PC

PC PC + 1 T1

T2

MBR Mem[MAR] T3

IR MBR T4

MAR DPTR

MBR Mem[MAR]

ACC MBR MOVX A,@DPTR

T5

T6

T7 MOVX @DPTR,A ADD A,R0

ACC ACC + R0 其它指令

Mem[MAR] MBR MAR DPTR

MBR ACC

指令MOVX A,@DPTR執行的第一個步驟

(ALU)

指令解碼器時序控制邏輯單元

資料指示暫存器(DPTR)

接往CPU

R / W

T5

+1

憶器與SFR

(7)

指令MOVX A,@DPTR執行的最後一個步驟

(ALU)

(TCL) 資料指示暫存器(DPTR)

R / W

控制匯流排 T7

+1

憶器與SFR

資料轉移指令

指令 RTL 描述說明

MOV A,Rn ACC ← Rn 轉移暫存器 Rn 的內容到累積器 ACC

MOV A,#data ACC ← data 轉移 8 位元的立即資料到累積器 ACC

MOV Rn,A Rn ← A 轉移累積器 ACC 的內容到暫存器 Rn

MOV Rn,#data Rn ← data 轉移 8 位元的立即資料到暫存器 Rn MOV DPTR,#data16 DPTR ← data16 轉移 16 位元的立即資料到 DPTR 中 MOVX A,@DPTR ACC ← Mem[DPTR] 讀取記憶器中由 DPTR 指定的位置內容

後，儲存於累積器 ACC 中

(8)

算術運算指令

ADD A,Rn ACC ← ACC + Rn 累積器 ACC 與 Rn 相加後，存回 ACC ADD A,#data ACC ← ACC + data 累積器 ACC 與 data 相加後，存回 ACC ADDC A,Rn ACC ← ACC + Rn+C 累積器 ACC 與 Rn 及進位相加後，存回 ACC ADDC A,#data ACC ← ACC + data+C 累積器 ACC 與 data 及進位相加後，存回 ACC SUBB A,Rn ACC ← ACC - Rn - C 累積器 ACC 減去 Rn 與 C 後，存回 ACC SUBB A,#data ACC ← ACC - data - C 累積器 ACC 減去 data 與 C 後，存回 ACC

邏輯運算指令

ANL A,Rn ACC ← ACC ∧ Rn 累積器 ACC 與 Rn AND 後，存回 ACC ANL A,#data ACC ← ACC ∧ data 累積器 ACC 與 data AND 後，存回 ACC ORL A,Rn ACC ← ACC ∨ Rn 累積器 ACC 與 Rn OR 後，存回 ACC ORL A,#data ACC ← ACC ∨ data 累積器 ACC 與 data OR 後，存回 ACC XRL A,Rn ACC ← ACC ⊕ Rn 累積器 ACC 與 Rn XOR 後，存回 ACC XRL A,#data ACC ← ACC ⊕ data 累積器 ACC 與 data XOR 後，存回 ACC CPL A ACC ← ACC 累積器 ACC 內容取 1 補數

(9)

分歧與跳躍指令

JC disp C ： PC ← PC + disp(2 補數) 當進位旗號為 1 時，分歧到標的位址 JNC disp C： PC ← PC + disp(2 補數) 當進位旗號為 0 時，分歧到標的位址 JZ disp ACC=0 ： PC ← PC + disp(2 補數) 當 ACC 為 0 時，分歧到標的位址 JNZ disp ACC≠0 ： PC ← PC + disp(2 補數) 當 ACC 為 1 時，分歧到標的位址 AJMP addr11 PC ← addr11 載入 11 位元的絕對位址於 PC 中

基本組合語言程式例

程式 2.2-1 典型的組合語言程式列表 1 ;ex4.2-2.a51

---- 2 DSEG AT 30H 0030 3 OPR1: DS 1 0031 4 OPR2: DS 1

5 ;Exchange two words in memory 6 ;using DIRECT addressing mode ---- 7 CSEG AT 0000H

0000 A830 8 SWAPBYTE: MOV R0,LOW OPR1 ;get opr1 0002 A931 9 MOV R1,LOW OPR2 ;get opr2 0004 8831 10 MOV LOW OPR2,R0 ;save opr1 0006 8930 11 MOV LOW OPR1,R1 ;save opr2 0008 22 12 RET

13 END

(10)

基本組譯程式假指令

假指令意義例子

BSEG AT exp 定義絕對的位元節區 BSEG AT 20H CSEG AT exp 定義絕對的程式節區 CSEG AT 0000H DSEG AT exp 定義絕對的資料節區 DSEG AT 30H [標記:] DB <exp>[,<exp>,…] 定義位元組資料 MESSAGE: DB 0EFH [標記:] DW <exp>[,<exp>,…] 定義語句(2 位元組)資料 DW 07,0E23FH [標記:] DBIT <exp> 定義位元資料 KBFLAG: DBIT 1 [標記:] DS <exp> 保留位元組儲存空間 DS 50

ORG <exp> 定義機器碼起始位址 ORG 0100H

<name> EQU <exp> 指定 name 的值為 exp THREE EQU 3

END 表程式到此結束 END

組合語言程式的建立

作業系統 (核心程式)

組譯程式連結程式載入程式執行程式

編輯程式

命令

原始程式目的程式目的程式

(可執行)

I/O驅動程式

程式列表程式列表

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