Режимы адресации

Формат команды микропроцессора

Инструкция микропроцессора может содержать следующие поля:

префикс	КОП	Mod R/M	SIB	смещение	непосредственный операнд
0/1 байт	1/2 байта	0/1 байт	0/1 байт	0/1/2/4 байта	0/1/2/4 байта

Префикс - необязательная часть инструкции, позволяет изменить некоторые особенности ее выполнения. В команде может быть использовано сразу несколько префиксов разного типа. Типы префиксов:

командные префиксы (префиксы повторения) REP, REPE/REPZ, REPNE/REPNZ;

префикс блокировки шины LOCK;

префиксы размера (см. далее);

префиксы замены сегмента.

КОП - код операции.

Байт "Mod R/M" определяет режим адресации, а также иногда дополнительный код операции. Необходимость байта "Mod R/M" зависит от типа инструкции.

Байт SIB (Scale-Index-Base) определяет способ адресации при обращении к памяти в 32-битном режиме. Необходимость байта SIB зависит от режима адресации, задаваемого полем "Mod R/M".

Кроме того, инструкция может содержать непосредственный операнд и/или смещение операнда в сегменте данных.

На размер инструкции накладывается ограничение в 15 байт. Инструкция большего размера может получиться при некорректном использовании большого количества префиксов. Микропроцессоры IA-32 в таком случае генерируют исключение #13.

Режимы адресации операндов

Если инструкция микропроцессора требует операнды, то они могут задаваться следующими способами:

непосредственно в коде инструкции (только операнд-источник);

в одном из регистров;

через порт ввода-вывода;

в памяти.

Для совместимости с 16-битными процессорами архитектура IA-32 использует одинаковые коды для инструкций, оперирующих как с 16-битными, так и 32-битными операндами. Новая архитектура предусматривает также новые возможности при указании адреса для операнда в памяти. Как процессор будет считать операнд или его адрес, зависит от эффективного размера операнда и эффективного размера адреса для данной команды. Эти значения определяются на основе режима работы, бита D дескриптора используемого сегмента и наличия в инструкции определенных префиксов.

	RM, V86, SMM
бит D сегмента (PM)
OpSize	нет	нет	есть	есть	нет	нет	есть	есть
AddrSize	нет	есть	нет	есть	нет	есть	нет	есть
Эфф. размер оп.
Эфф. размер адр.

RM - реальный режим, SMM - режим системного управления, PM - защищенный режим, V86 - виртуальный режим
OpSize - префикс смены размера операнда (код 66h), AddrSize - префикс смены размера адреса (код 67h)

Непосредственный режим адресации подразумевает включение операнда-источника в код инструкции. Операнд может быть 8-битным или 16-битным, если значение эффективного размера операнда - 16. Операнд может быть 8-битным или 32-битным, если значение эффективного размера операнда - 32. Обычно непосредственные операнды используются в арифметических инструкциях.

Регистровый режим адресации определят операнд-источник или операнд-приемник в одном из следующих регистров:

регистры общего назначения (EAX/AX, EBX/BX, ECX/CX, EDX/DX, ESI/SI, ESP/SP, EBP/BP - 16-битный регистр, если эффективный размер операнда - 16, или 32-битный регистр в противном случае) или их младшие байты (AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL);

сегментные регистры (CS, DS, SS, ES, FS, GS);

регистр флагов (EFLAGS для 32-битных операндов или FLAGS для 16-битных);

управляющие регистры (CR0/MSW, CR2, CR3, CR4) и регистры системных таблиц (GDTR, LDTR, IDTR, TR);

регистры отладки (DR0-DR7);

машинно-зависимые регистры (MSRs);

регистры сопроцессора, MMX и XMM.

В некоторых случаях (например, в инструкциях DIV и MUL) могут использоваться пары 32-битных (или 16-битных) регистров (например, EDX:EAX), образуя 64-битный (32-битный) операнд.

Адресация через порт ввода-вывода подразумевает получение операнда или сохранение операнда через пространство портов ввода-вывода. Адрес порта ввода-вывода либо непосредственно включается в код инструкции, либо берется из регистра DX.

Очень распространенный способ адресации операнда - адресация через память. Таким образом может быть указан операнд-источник или операнд-приемник. Следует отметить, что процессор не позволяет одновременно задавать оба операнда через память (за исключением некоторых цепочечных команд).

Для получения операнда из памяти процессору необходимо знать селектор сегмента и смещение в сегменте. В некоторых командах селектор может быть указан непосредственно в коде инструкции. В других случаях процессор может явно или неявно использовать значение одного из сегментных регистров. Под неявным использованием сегментных регистров подразумевается то, что в зависимости от предназначения операнда процессор использует определенный сегментный регистр для обращения к памяти: CS - для выборки инструкций; SS - для работы со стеком или обращения к памяти через регистры ESP или EBP; ES - для получения адреса операнда-приемника в цепочечных командах; DS - при всех остальных обращениях к памяти. Явное использование сегментных регистров возможно, если в код инструкции включается префикс смены сегмента. Указание префикса смены сегмента допустимо не для всех команд: нельзя менять сегмент для команд работы со стеком (всегда используется SS), для цепочечных команд можно менять сегмент только операнда-источника (операнд-приемник всегда адресуется через ES).

Смещение в сегменте (эффективный или исполнительный адрес - EA) может быть вычислено на основе значений регистров общего назначения и/или указанного в коде инструкции относительного смещения, при этом любой или даже несколько из указанных компонентов могут отсутствовать:

EA = BASE + (INDEX*SCALE) + DISPLACEMENT

Такая схема позволяет в языках высокого уровня и на языке ассемблера легко реализовать работу с массивами. В зависимости от значения размера адреса для команды на способы задания этих компонентов накладываются определенные ограничения:

Эфф. размер адреса
Base (база массива)	EAX, EBX, ECX, EDX, ESP, EBP, ESI, EDI	BX, BP
Index (индекс в массиве)	EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESI, EDI	SI, DI
Scale (масштабный коэффициент)	1, 2, 4 или 8 (включается в код инструкции)	не используется (всегда 1)
Displacement (относительное смещение)	8- или 32-битное число непосредственно в коде инструкции	8- или 16-битное число непосредственно в коде инструкции

Таким образом, различные способы вычисления эффективного адреса формируют еще несколько режимов адресации:

EA=DISPLACEMENT (например, INC byte ptr [500h]);

EA=BASE (например, MOV AL,[BX] для операнда-источника);

EA=BASE+DISPLACEMENT (например, ADD AL,[ECX+1234h] для операнда-источника);

EA=BASE+(INDEX*SCALE) (например, SUB EAX,[EBX+ECX*2] для операнда-источника);

EA=INDEX*SCALE+DISPLACEMENT (например, MOV [EAX*4+TableOffset],BL для операнда-приемника);

EA=BASE+(INDEX*SCALE)+DISPLACEMENT (например, DEC dword ptr [EAX+ECX*2+200h]) и др.

Заключение – до 5 мин.

Лекция разработана «___»________20__г.

_______________________(___________)

(подпись, фамилия и инициалы автора)

Дата добавления: 2014-01-07