什么是单片机的逻辑运算指令与移位指令

在计算机技术中，“指令”是由指令集架构定义的单个的CPU操作。在更广泛的意义上，“指令”可以是任何可执行程序的元素的表述，例如字节码。一台计算机通常有几十条到几百条指令，按其所完成的功能可分为：算术逻辑运算指令、移位指令、浮点运算指令、十进制运算指令、数据传送指令、转移指令、字符串处理指令、向量运算指令、堆栈指令、输入输出指令、特权指令和控制指令等。算术逻辑运算指令的主要功能是进行各类数据信息处理，计算机一般都具有这类指令。早期的小型计算机和微型计算机的硬件结构比较简单，一般只设置二进制定点加减法、比较和求补码(取负数)等最基本的算术指令。

由于芯片集成度的提高，后来的中央处理器都支持用硬件实现的乘除法指令。计算机还具有对两个操作数进行逻辑乘、逻辑加和按位加(异或)操作的逻辑运算。有些计算机还设置位操作指令，如位测试(测试指定位的值)、位清除(把数中的某一位置为零)、位求反(取某位的非值)等指令。

逻辑运算指令

逻辑运算指令进行二进制数据的按位运算。例如逻辑与指令，当两个操作数的对应位都为“1”时，逻辑与操作结果中该位才为“1”，该指令常用于屏蔽或检测数据字中的某些位;逻辑或指令则是当两个操作数的对应位中有一个为“1”时，操作结果中的该位为“1”，该指令常用于将数据字中的某些位置为“1”;逻辑非就是把数据字中的所有位求反。

逻辑运算可以分成字节逻辑运算和位逻辑运算两大类，其指令格式见表3-8。当逻辑运算指令的目的操作数是累加器A、程序状态字寄存器PSW或进位标志位CY时，PSW会受到影响，否则PSW不受影响。

1.字节清零CLR和取反CPL指令

字节清零指令“CLR A”将累加器A清0。字节取反指令“CPL A”将累加器A中的数按位二进制取反。

【例3-39】字节取反指令。确定以下两条指令执行后累加器A的值。

解：答案在程序段的注释中给出。

2.字节“与”ANL、“或”ORL及“异或”XRL运算指令

字节“与”ANL、“或”ORL及“异或”XRL运算指令对指令中的两个操作数进行按位的二进制“与”“或”“异或”运算，运算结果存放于目的操作数中。

【例3-40】字节逻辑运算指令ANL、ORL和XRL。确定以下程序段中ANL、ORL和XRL指令执行后累加器A的值。

解：答案在程序段的注释中给出。由本例可知：①与“0”进行“与”运算的二进制位会被清0，与“1”进行“与”运算的二进制位保持不变;②与“1”进行“或”运算的二进制位会被置1，与“0”进行“或”运算的二进制位保持不变;③与“1”进行“异或”运算的二进制位会被取反，与“0”进行“异或”运算的二进制位保持不变。

3.位变量状态设置指令CLR、SETB、CPL

如表3-8所示，位变量状态设置指令CLR和SETB指令中仅有一个位操作数，这两条指令分别对位操作数进行清0和置1的操作，而CPL指令的作用是将位操作数取反。

【例3-41】位变量状态设置指令。确定下段程序中，每条指令执行后F0的值。

解：答案在程序段的注释中给出。

位清0指令“CLR C”(或“CLR bit”)与字节清0指令“CLR A”的差别是：字节清0指令中唯一的操作数一定是累加器A，如果CLR指令的操作数不是累加器A，则一定是位清0指令。相似地，位取反指令与字节取反指令的差别也在于操作数是否是累加器A。

4.位“与”ANL及“或”ORL运算指令

见表3-8，位“与”ANL及“或”ORL指令的逻辑运算在两个位操作数之间进行，而且目的操作一定是进位标志位CY。

【例3-42】位“与”ANL及“或”ORL运算指令。确定下段程序中，每条指令执行后操作数的值。

解：答案在程序段的注释中给出。

移位指令

移位操作指令是一组经常使用的指令，属于汇编语言逻辑指令中的一部分，它包括移位指令(含算术移位指令、逻辑移位指令)，循环移位指令(含带进位的循环移位指令)，双精度移位指令三大类。其功能为将目的操作数的所有位按操作符规定的方式移动1位或按寄存器CL规定的次数(0~255)移动，结果送入目的地址。目的操作数是8位(或16位)的寄存器数据或存储器数据。

移位指令对其操作数进行循环移位，其指令语法格式见表3-9。二进制数向左移位一次相当于乘以2，向右移位一次相当于除以2。通过移位的方法进行乘、除法运算比使用MUL和DIV指令速度更快，因为MUL和DIV指令执行时间是4个机器周期(见表3-7)，而移位指令执行一次仅用时1个机器周期(见表3-9)。图3-4展示了移位指令的工作方式，结合表3-9可以更好地理解移位指令的功能。