А. Цветкова - Информатика и информационные технологии: конспект лекций

1) поле mod определяет количество байт, занимаемых в команде адресом операнда (рис. 20, поле смещение в команде). Поле mod используется совместно с полем r/m, которое указывает способ модификации адреса операнда «смещение в команде». К примеру, если mod = 00, это означает, что поле смещение в команде отсутствует, и адрес операнда определяется содержимым базового и (или) индексного регистра. Какие именно регистры будут использоваться для вычисления эффективного адреса, определяется значением этого байта. Если mod = 01, это означает, что поле смещение в команде присутствует, занимает 1 байт и модифицируется содержимым базового и (или) индексного регистра. Если mod = 10, это означает, что поле смещение в команде присутствует, занимает 2 или 4 байта (в зависимости от действующего по умолчанию или определяемого префиксом размера адреса) и модифицируется содержимым базового и (или) индексного регистра. Если mod =11, это означает, что операндов в памяти нет: они находятся в регистрах. Это же значение байта mod используется в случае, когда в команде применяется непосредственный операнд;

2) поле reg/коп определяет либо регистр, находящийся в команде на месте первого операнда, либо возможное расширение кода операции;

3) поле r/m используется совместно с полем mod и определяет либо регистр, находящийся в команде на месте первого операнда (если mod =11), либо используемые для вычисления эффективного адреса (совместно с полем смещение в команде) базовые и индексные регистры.

4. Байт масштаб – индекс – база (байт sib).

Используется для расширения возможностей адресации операндов. На наличие байта sib в машинной команде указывает сочетание одного из значений 01 или 10 поля mod и значения поля r/m = 100. Байт sib состоит из трех полей:

1) поля масштаба ss. В этом поле размещается масштабный множитель для индексного компонента index, занимающего следующие 3 бита байта sib. В поле ss может содержаться одно из следующих значений: 1, 2, 4, 8.

При вычислении эффективного адреса на это значение будет умножаться содержимое индексного регистра;

2) поля index. Используется для хранения номера индексного регистра, который применяется для вычисления эффективного адреса операнда;

3) поля base. Используется для хранения номера базового регистра, который также применяется для вычисления эффективного адреса операнда. В качестве базового и индексного регистров могут использоваться практически все регистры общего назначения.

5. Поле смещения в команде.

8-, 16– или 32-разрядное целое число со знаком, представляющее собой, полностью или частично (с учетом вышеприведенных рассуждений), значение эффективного адреса операнда.

6. Поле непосредственного операнда.

Необязательное поле, представляющее собой 8-, 16– или 32-разрядный непосредственный операнд. Наличие этого поля, конечно, отражается на значении байта modr/m.

2. Способы задания операндов команды

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 al и строке в памяти по адресу, определяемому парой регистров ds: bx.

Операнд находится в коде команды, т. е. является ее частью. Для хранения такого операнда в команде выделяется поле длиной до 32 бит (рисунок 20). Непосредственный операнд может быть только вторым операндом (источником). Операнд-получатель может находиться либо в памяти, либо в регистре.

Например: mov ax,0ffffti 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, т. е. в память.

Регистровые операнды указываются именами регистров. В качестве регистров могут использоваться:

1) 32-разрядные регистры ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDX, ESI, EDI, ESP, ЕВР;

2) 16-разрядные регистры АХ, BX, СХ, DX, SI, DI, SP, ВР;

3) 8-разрядные регистры АН, AL, ВН, BL, СН, CL, DH, DL;

4) 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.

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

В свою очередь, косвенная адресация имеет следующие разновидности:

1) косвенную базовую адресацию; другое ее название – регистровая косвенная адресация;

2) косвенную базовую адресацию со смещением;

3) косвенную индексную адресацию со смещением;

4) косвенную базовую индексную адресацию;

5) косвенную базовую индексную адресацию со смещением.

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.

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:

1) регистр – регистр;

2) регистр – память;

3) память – регистр;

4) непосредственный операнд – регистр;

5) непосредственный операнд – память.

У данного правила есть исключения, которые касаются:

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

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

3) 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 рисунке 21, на котором показан принцип формирования физического адреса на адресной шине микропроцессора. Видно, что адрес операнда формируется как сумма двух составляющих – сдвинутого на 4 бита содержимого сегментного регистра и 16-битного эффективного адреса, который в общем случае вычисляется как сумма трех компонентов: базы, смещения и индекса.

3. Способы адресации

Перечислим и затем рассмотрим особенности основных видов адресации операндов в памяти:

1) прямую адресацию;

2) косвенную базовую (регистровую) адресацию;

3) косвенную базовую (регистровую) адресацию со смещением;

4) косвенную индексную адресацию со смещением;

5) косвенную базовую индексную адресацию;

6) косвенную базовую индексную адресацию со смещением.

Это простейший вид адресации операнда в памяти, так как эффективный адрес содержится в самой команде и для его формирования не используется никаких дополнительных источников или регистров. Эффективный адрес берется непосредственно из поля смещения машинной команды (см. рис. 20), которое может иметь размер 8, 16, 32 бит. Это значение однозначно определяет байт, слово или двойное слово, расположенные в сегменте данных.