Структура команд

Существует 2 формы представления машинных команд:

- исходный текст на ассемблере;

- бинарный код.

Команды на языке ассемблера содержат:

- символьный код операции,

- один или два операнда:

- левый задает адрес приёмника,

- правый - адрес источника,

- оба операнда заданы регистрами или только один,

- адресом к непосредственной памяти может быть только 1 операнд.

В некоторых командах операнды могут задаваться как "память-память":

- MOVS - команда копирования строки;

- работы со стеком, являющегося частью памяти.

Адрес ячейки памяти задается:

- прямым адресом (offset) или

- компонентами (B, X, disp),

где disp = "число" или disp = "число"+"числовая константа".

Примеры команд на уровне ассемблера:

mov ax, bx ;копирование в ax содержимого bx

mov ax, ds:offset 356 ;копирование в ax значения ячейки по смещению 356

mov ax, [СS:bх +356] ;копирование в ax значения ячейки из математического адреса СS:bх +356

mov ax, [bp +si+356] ;копирование в ax значения ячейки по адресу, равному сумме значений регистров bp, si и смещения 356

mov byte ptr z, 15 ;копирование числа 15 в ячейку памяти (размером в байт) по адресу z

Операнды можно записать:

1) ma[bx + di - 1000] = [bx + di + ma + (- 1000)]

2) bx[si - 511] = [bx + si + (- 511)]

где ma - числовая константа.

Машинная кодировка команд cpu i86

В CPU i86 используются команды переменной длины: 17 байт.

0-2 байта	1 байт	0,1 байт	0-2 байта	0-2 байта
префикс	код операции	постбайт	байты смещения (disp)	непосред-ственный операнд
Рис.5. Структура команд CPU i86

Префикс

Используются 2 необязательных префикса:

- повторения;

- замены текущего сегмента памяти в команде.

Префикс повторения:

- для обработки вектора символов;

- повторение одинакового действия над каждым символом.

Количество повторений задается:

- регистром cx, уменьшаемым каждый раз на единицу,

- выполнением условия из регистра Flags.

Префикс замены сегмента памяти

Можно явно изменить используемый по умолчанию сегмент:

1) mov ax, [CS:bx +356]

- регистр bх по умолчанию работает с сегментом DS,

- но запись CS:bх указывает на работу с данными из сегмента CS;

2) mov ax, [ma + bх +356]

- в смещении адреса указан регистр bx (или bp),

- указывающий, что неявно используется сегмент DS (или SS),

- а переменная (ma) в смещении задана в другом сегменте (пусть в CS);

- префикс замены сегмента равен сегменту, в котором находится переменная.

Код операции

Является единственным обязательным элементом команды (1 байт).

Биты 0-4 (или 0-7)	Бит 5		Бит 6		Бит 7
Код команды	s		d		w
s=1 - расширение байта данных до слова в команде с 1-м аргументом		d=1 - адрес приёмника - регистр; иначе - память		w=0 - размер операндов - байт; w=1 - слово

Также возможны ситуации использования битов 5-7:

- не используются под флаги s, d, w (используются под код команды);

- используются в одноместной команде для задания номера РОНа с данными.

Постбайт:

- необязательная часть команды,

- задающая 1 или 2 адреса операндов,

- один из операндов является и адресом результата.

Постбайт (рис. 6) содержит 3 поля:

- md - поле режима адресации,

- r/r - поле номеров регистров,

- r/M - поле:

- номера регистра другого операнда или

- метода получения адреса памяти.

7	6	5 -	3	2 -	0
md		r/r		r/M
Рис. 6. Структура постбайта

Параметры постбайта

md	Адресация	Примечание по адресации	Поле r/r	Поле r/M
00	регистр/память	без смещения disp	№ РОНа 1-го операнда	№ метода вычисления адреса памяти одного из операндов
01	регистр/память	смещение в 1 байт в диапазоне [-128; 127]
10	регистр/память	смещение в 2 байта в диапазоне [-32768; 32767]
11	регистр/регистр	без использования памяти		№ РОНа 2-го операнда

При адресации "регистр/память" поле r/m описывает:

r/m	Адресация ячейки памяти одного из операндов
000011	адрес задается 3-мя компонентами: B, X и disp
100111	адрес задается 2-мя компонентами: B и disp
110 при md = 00	исключение: адрес задан прямым 2-х байтным смещением

Табл.1. Формулы вычисления адресов по значениям полей постбайта
Поле r/m	Поле md
	00	01 (disp в 1 байт)	10 (disp в 2 байта)	11 (другой аргумент - регистр)
				w = 0	w = 1
000	DS:[bx + si]	DS:[bx + si + disp]	DS:[bx + si + disp]	al	ax
001	DS:[bx + di]	DS:[bx + di + disp]	DS:[bx + di + disp]	cl	cx
010	SS:[bp + si]	SS:[bp + si + disp]	SS:[bp + si + disp]	dl	dx
011	SS:[bp + di]	SS:[bp + di + disp]	SS:[bp + di + disp]	bl	bx
100	DS:[si]	DS:[si + disp]	DS:[si + disp]	ah	si
101	DS:[di]	DS [di + disp]	DS [di + disp]	ch	di
110	DS:[disp 2 байта]	SS:[bp + disp]	SS:[bp + disp]	dh	bp
111	DS:[bx]	DS [bx + disp]	DS [bx + disp]	bh	bx

0-1 байт	1 байт		0-1 байт		0-2 байта		0-2 байта
Префикс	Код операции.		Постбайт		Disp		data
	md	r/r		r/m
	2 бита	3 бита		3 бита
Вариант базово-индексной адресации памяти
если				r/M ≤ 011	то - команда типа "регистр/память"; один операнд - в регистре, указанном полем r; адрес памяти другого операнда: (B)+(X)+ disp, где В и Х задаются кодом поля r/M.
при:	00 	Disp - отсутствует
	01 	Disp = 1 байт
	10 	Disp = 2 байта
При	11	Команда типа "регистр/регистр", операнды находятся в регистрах, указанными полями r/r и r/M.

Вариант относительно-индексной адресации памяти
если			r/M ≥ 100,	то команда типа "регистр/память"; один операнд - в регистре, указанном полем r; адрес памяти другого операнда: (B)+ Disp, где B задается кодом поля r/M.
при	00 	Disp - отсутствует
	01 	Disp = 1 байт
	10 	Disp = 2 байта
При md=00 и r/M = 110 адрес задается прямым смещением в 2 байта
Для адреса вида [bp] (mov [bp], 1): md=01 и cо смещением DispL=0
При указании в адресе bp используется сегмент SS; при bx - сегмент DS
Рис.7. Структура команд CPU i86 в реальном режиме

Числовое смещение, кроме случаев исключений, занимает размер:

- 1 байт, если оно в диапазоне [-128; 127];

- 2 байта, если оно в диапазоне [-32768; 32767];

- 2 байта, если в смещении задана переменная (ma, mb, bd, bk, wd, wk).

Размер данных (data) определяется:

- размером задающего их регистра (1 или 2 байта);

- директивой "Byte ptr" (1 байт) или "Word ptr" (2 байта) перед адресом (в скобках [ ]) - mov Word PTR [BX+DI], 140

- числовым значением data:

- 1 байт - в диапазоне [0; 255] → mov al, 128

- 2 байта - в диапазоне [0; 65535] → mov ax, 32760.

Если данные отрицательные, то нормируются верхним значением диапазона - числом 256 или 65536:

-7 = -7 + 256 = 249

38