Способы задания операндов команды

В ходе предыдущих лекций мы поневоле касались вопроса о том, где располагаются операнды, с которыми работает машинная команда, и как это отражается на содержимом ее полей. В этой лекции рассмотрим этот вопрос более систематизированно и в полном объеме. Это позволит нам уже со следующей лекции перейти непосредственно к практическим вопросам программирования на языке ассемблера.

Операнд задается неявно на микропрограммном уровне. В этом случае команда явно не содержит операндов. Алгоритм выполнения команды использует некоторые объекты по умолчанию (регистры, флаги в eflags и т. д.). Например, команды cli и sti неявно работают с флагом прерывания if в регистре eflags, а команда xlat неявно обращается к регистру а1 и строке в памяти по адресу, определяемому парой регистров ds:bx.

Операнд задается в самой команде (непосредственный операнд). Операнд находится в коде команды, то есть является ее частью. Для хранения такого операнда в команде выделяется поле длиной до 32 бит (см. рис. 6.5). Непосредственный операнд может быть только вторым операндом (источником). Операнд-получатель может находиться либо в памяти, либо в регистре. Например, mov ax,0ffffh пересылает в регистр ах шестнадцатеричную константу ffff. Команда add sum,2 складывает содержимое поля по адресу sum с целым числом 2 и записывает результат по месту первого операнда, то есть в память.

Операнд находится в одном из регистров. Регистровые операнды указываются именами регистров. В качестве регистров могут использоваться:

• 32-разрядные регистры ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP;

• 16-разрядные регистры АХ, ВХ, СХ, DX, SI, DI, SP, ВР;

• 8-разрядные регистры АН, AL, ВН, BL, CH, CL, DH, DL;

• сегментные регистры CS, DS, SS, ES, FS, GS.

Например, команда add ax,bx складывает содержимое регистров ах и bх и записывает результат в bх. Команда dec si уменьшает содержимое si на 1.

Операнд располагается в памяти. Это наиболее сложный и в то же время наиболее гибкий способ задания операндов. Он позволяет реализовать следующие два основных вида адресации: прямую адресацию и косвенную адресацию.

В свою очередь, косвенная адресация имеет следующие разновидности:

• косвенная базовая адресация; другое ее название — регистровая косвенная адресация;

• косвенная базовая адресация со смещением;

• косвенная индексная адресация со смещением;

• косвенная базовая индексная адресация;

• косвенная базовая индексная адресация со смещением.

Операндом является порт ввода/вывода. Как уже отмечалось, помимо адресного пространства оперативной памяти микропроцессор поддерживает адресное пространство ввода-вывода, которое используется для доступа к устройствам ввода-вывода. Объем адресного пространства ввода-вывода составляет 64 Кбайт. Для любого устройства компьютера в этом пространстве выделяются адреса. Конкретное значение адреса в пределах этого пространства называется портом ввода-вывода. Физически порту ввода-вывода соответствует аппаратный регистр (не путать с регистром микропроцессора), доступ к которому осуществляется с помощью специальных команд ассемблера in и out. Например:

in al. 60h ; ввести байт из порта 60h

Регистры, адресуемые с помощью порта ввода-вывода, могут иметь разрядность 8, 16 или 32 бит, но для конкретного порта разрядность регистра фиксирована. Команды in и out работают с фиксированной номенклатурой объектов. В качестве источника информации или получателя применяются так называемые регистры-аккумуляторы еах, ах, al. Выбор регистра определяется разрядностью порта. Номер порта может задаваться непосредственным операндом в командах in и out или значением в регистре dx. Последний способ позволяет динамически определить номер порта в программе. Например:

Операнд находится в стеке.

Команды могут совсем не иметь операндов, иметь один или два операнда. Большинство команд требуют двух операндов, один из которых является операндом-источником, а второй — операндом назначения. Важно то, что один операнд может располагаться в регистре или памяти, а второй операнд обязательно должен находиться в регистре или непосредственно в команде. Непосредственный операнд может быть только операндом-источником.

В двухоперандной машинной команде возможны следующие сочетания операндов:

• регистр—регистр;

• регистр—память;

• память—регистр;

• непосредственный операнд—регистр;

• непосредственный операнд—память.

Для данного правила есть исключения, которые касаются:

• команд работы с цепочками, которые могут перемещать данные из памяти в память;

• команд работы со стеком, которые могут переносить данные из памяти в стек, также находящийся в памяти;

• команд типа умножения, которые кроме операнда, указанного в команде, используют еще и второй, неявный операнд.

Из перечисленных сочетаний операндов наиболее часто употребляются регистр-память и память—регистр. Ввиду их важности рассмотрим их подробнее. Обсуждение мы будем сопровождать примерами команд ассемблера, которые будут показывать, как изменяется формат команды ассемблера при применении того или иного вида адресации. В связи с этим посмотрите еще раз на рис. Предыдущей лекции, на котором показан принцип формирования физического адреса на адресной шине микропроцессора. Видно, что адрес операнда формируется как сумма двух составляющих — сдвинутого на 4 бит содержимого сегментного регистра и 16-битного эффективного адреса, который в общем случае вычисляется как сумма трех компонентов: базы, смещения и индекса.

Рассмотрим особенности основных видов адресации операндов в памяти.