IA-32指令系统概述

1、程序转换概述（回顾章节）

1.1 程序和指令的关系

• 程序启动前，指令和数据都存放在存储器中，形式上没有差别，都是0/1序列

• 采用“存储程序”工作方式：
  程序由指令组成。成被启动后，计算机能自动取出一条一条指令执行，在执行过程中无需人的干预。

• 指令执行过程中，指令和数据被从存储器取出CPU，存放在CPU内的寄存器中，指令在IR中，数据在GPR中。

指令中需给出的信息：
操作性质（操作码）
源操作数1 或/和 源操作数2（立即数、寄存器、存储地址）
目的操作数地址（寄存器编号、存储地址）
存储地址的描述和操作数的数据结构有关

任何高级语言程序 最终通过执行若干条指令来完成

1.1 指令的概念

指令的类别：微指令、机器指令和伪（宏）指令之分。
机器指令：处于硬件和软件的交界面。（相当于一个菜谱指定的一个完整做菜过程）
注：本章中提及的指令都是机器指令
微指令：微程序级命令，属于硬件范畴（相当于洗、切、煮炒等做菜“微过程”）
伪指令是由若干机器指令组成的指令序列，属于软件范畴（相当于由多个菜谱合成一个”大菜“的过程）
汇编指令是机器指令的汇编表示形式，即符号表示。
机器指令和汇编指令一一对应，它们都与具体机器结构有关，都属于机器级指令

1.2 目标代码和ISA

ISA是一种规约（Sepcification），它规定了如何使用硬件。

1.3 总结

高级语言程序总是转换为机器代码才能在机器上执行
转换过程：预处理、编译、汇编、链接
机器代码是二进制代码，可DUMP为汇编代码表示
ISA规定了一台机器的指令系统涉及到的所有方面，例如：
①所有指令的指令格式、功能
②通用寄存器的个数、位数、编号和功能
③存储地址空间大小、编址方式、大/小端
④指令寻址方式

注：DUMP:转储

2、IA-32指令系统概述

2.1 Intel处理器概述

x86是Intel开发的一类处理器体系结构的泛称
①现在Intel把32位x86架构的名称x86-32改称为IA-32
②IA是Intel Architecture的缩写
由AMD首先提出了一个兼容IA-32指令集的64位版本
AMD称其为AMD64，Intel称其为Intel64（不同于IA-64）
命名为“x86-64”，有时也简称为x64

2.2 IA-32的寄存器组织

GPR（General Purpose Register）:通用寄存器
EFLAGs：标志寄存器
EIP：

指令中需给出的信息：
操作性质（操作码）
源操作数1 或/和 源操作数2 （立即数、寄存器编号、存储地址）
目的操作数地址 （寄存器编号、存储地址）
存储地址的描述与操作数的数据结构有关。

IA-32架构由16位架构发展而来，因此，虽然字长为32位或更大，但一个字为16位，长度后缀为w；32位双字，长度后缀为l。

IA-32的标志寄存器

6个条件标志
OF、SF、ZF、CF各是什么标志（条件码）？
AF：辅助进位标志（BCD码运算时才有意义）
PF：奇偶标志
3个控制标志
DF（Direction Flag）:方向标志（自动变址方向是增还是减）
IF（Interrupt Flag）:中断允许标志（仅对外部可屏蔽中断有用）
TF（Trag Flag）：陷阱标

2.3 IA-32的寻址方式

2.4 高级语言程序中寻址举例

2.5 IA-32机器指令格式

总结

IA-32是典型的CISC（复杂指令集计算机）风格ISA
1、8个通用寄存器（8位、16位、32位）
2、2给专用寄存器：EIP（PC）、标志寄存器EFLAGS
3、6个段寄存器（间接给出段基址）
4、存储器地址空间位4GB，按字节编址，小端方式
寻址方式 段基址 + 有效地址（偏移量）
• 立即、寄存器、存储器（SR:[B]+[I]*s+A）
• 相对寻址
– 变长指令字、变长操作码
• 汇编语言格式
– Intel格式汇编
– AT&T格式汇编（本课程使用）