Базовая система команд микропроцессора
Базовую систему команд микропроцессора можно условно разделить на несколько групп по функциональному назначению:
- команды передачи данных
- команды установки единичного бита
- команды работы со стеком
- команды ввода-вывода
- арифметические команды
- логические команды
- сдвиговые команды
- команды коррекции двоично-десятичных чисел
- команды преобразования типов
- команды управления флагами
- команды прерываний
- команды передачи управления
- команды синхронизации работы процессора
- команды побитового сканирования
- строковые команды
Кроме базовой системы команд микропроцессора существуют также команды расширений:
- X87 – расширение, содержащее команды математического сопроцессора (работа с вещественными числами)
- MMX – расширение, содержащее команды для кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных;
- SSE – расширение включает в себя набор инструкций, который производит операции со скалярными и упакованными типами данных;
- SSE2 – модификация SSE, содержит инструкции для потоковой обработки целочисленных данных, что делает это расширение более предпочтительным для целочисленных вычислений, нежели использование набора инструкций MMX, появившегося гораздо раньше;
- SSE3, SSE4 – содержат дополнительные инструкции расширения SSE.
В таблице команд приняты следующие обозначения:
r – регистр
m – ячейка памяти
c – константа
8, 16, 32 – размер в битах
На все базовые команды процессора накладываются следующие ограничения:
- Нельзя в одной команде оперировать двумя областями памяти одновременно. Если такая необходимость возникает, то нужно использовать в качестве промежуточного буфера любой доступный в данный момент регистр общего назначения.
- Нельзя оперировать сегментным регистром и значением непосредственно из памяти. Поэтому для выполнения такой операции нужно использовать промежуточный объект. Это может быть регистр общего назначения или стек.
- Нельзя оперировать двумя сегментными регистрами. Это объясняется тем, что в системе команд нет соответствующего кода операции. Но необходимость в таком действии часто возникает. Выполнить такую пересылку можно, используя в качестве промежуточных регистры общего назначения. Например,
Команды передачи данных
Основной командой передачи данных является команда MOV , осуществляющая операцию присваивания:
Команда MOV присваивает значению операнда приемника значение операнда источника. В качестве приемника могут выступать регистр общего назначения, сегментный регистр или ячейка памяти, в качестве источника могут выступать константа, регистр общего назначения, сегментный регистр или ячейка памяти. Оба операнда должны быть одного размера.
Команды передачи данных представлены в таблице.
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| MOV | r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 r(m)8,c8 r(m)16,c16 r(m)32,c32 | r(m)8=r8 r(m)16=r16 r(m)32=r32 r8=r(m)8 r16=r(m)16 r32=r(m)32 r(m)8=с8 r(m)16=с16 r(m)32=с32 | Пересылка операндов |
| XCHG | r(m)8, r8 r8, r(m)8 r(m)16,r16 r16, r(m)16 r(m)32, r32 r32, r(m)32 | r(m)8 ↔r8 r8 ↔r(m)8 r(m)16↔r16 r16 ↔r(m)16 r(m)32↔r32 r32 ↔r(m)32 | Обмен операндов |
| BSWAP | r32 | TEMP ← r32 r32[7..0]←TEMP[31..24] r32[15..8]←TEMP[23..16] r32[23..16]←TEMP[15..8] r32[31..24]←TEMP[7..0] | Перестановка байтов из порядка «младший – старший» в порядок «старший – младший» |
| MOVSX | r16, r(m)8 r32, r(m)8 r32, r(m)16 | r16,r(m)8 DW ← DB r32,r(m)8 DD ← DB r32,r(m)16 DD ← DW | Пересылка с расширением формата и дублированием знакового бита |
| MOVZX | r16,r(m)8 r32,r/m8 r32,r/m16 | r16,r(m)8 DW ← DB r32,r(m)8 DD ← DB r32,r(m)16 DD ← DW | Пересылка с расширением формата и дублированием нулевого бита |
| XLATXLATB | m8 | AL=DS:[(E)BX+unsigned AL] | Загрузить в AL байт из таблицы в сегменте данных, на начало которой указывает EBX (ВХ); начальное значение AL играет роль смещения |
| LEA | r16, m r32, m | r16=offset m r32=offset m | Загрузка эффективного адреса |
| LDS | r16,m16 r32,m16 | DS:r=offset m | Загрузить пару регистров из памяти |
| LSS | SS:r=offset m | ||
| LES | ES:r=offset m | ||
| LFS | FS:r=offset m | ||
| LGS | GS:r=offset m |
Команды установки единичного бита
Проверяют условие состояния битов регистра EFLAGS и, если условие выполняется, то младший бит операнда устанавливается в 1, в противном случае в 0. Анализ битов производится аналогично условным переходам.
| Команда | Операнды | Пояснение |
| SETA SETNBE | r(m)8 | CF=0 и ZF=0 |
| SETAE SETNB SETNC | CF=0 | |
| SETB SETC SETNAE | CF=1 | |
| SETBE SETNA | CF=1 или ZF=1 | |
| SETE SETZ | ZF=1 | |
| SETG SETNLE | ZF=0 и SF=OF | |
| SETGE SETNL | SF=OF | |
| SETL SETNGE | SF!=OF | |
| SETLE SETNG | SF!=OF или ZF=1 | |
| SETNE SETNZ | ZF=0 | |
| SETNO | OF=0 | |
| SETNP SETPO | PF=0 | |
| SETNS | SF=0 | |
| SETO | OF=1 | |
| SETP SETPE | PF=1 | |
| SETS | SF=1 |
Команды работы со стеком
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| PUSH | r(m)32 r(m)16 c32 | ESP=ESP-4; SS:ESP=r(m)32/c SP=SP-2; SS:SP=r(m)16 | Поместить операнд в вершину стека |
| POP | r(m)32 r(m)16 | r(m)32=SS:ESP; ESP=ESP+4 r(m)16=SS:SP; SP=SP+2; | Извлечь операнд из вершины стека |
| PUSHA PUSHAD | r(m)32 r(m)16 | — | Поместить в стек регистры EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP, ESP |
| POPA POPAD | — | Извлечь из стека содержимое и заполнить регистры EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP, ESP | |
| PUSHF | — | Поместить в вершину стека регистр EFLAGS | |
| POPF | — | Извлечь содержимое вершины стека и заполнить регистр EFLAGS |
Команды ввода-вывода
Микропроцессор может передавать данные в порты ввода-вывода, которые поддерживаются аппаратно и используют соответствующие своим предназначениям линии ввода-вывода процессора. Аппаратное адресное пространство ввода-вывода процессора не является физическим адресным пространством памяти. Адресное пространство ввода-вывода состоит из 64Кбайт индивидуально адресуемых 8-битных портов ввода-вывода, имеющих адреса 0…FFFFh. Адреса 0F8h…0FFh являются резервными. Любые два последовательных 8-битных порта могут быть объединены в 16-битный порт, 4 последовательных 8-битных порта – в 32-битный порт.
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| IN | AL,c8 AX,c8 EAX,c8 AL,DX AX,DX EAX,DX | AL= port byte AX= port word EAX= port dword AL= [DX-port] AX= [DX-port] EAX= [DX-port] | Ввод из порта |
| OUT | c8, AL c8, AX c8, EAX DX, AL DX, AX DX, EAX | port byte=AL port word=AX port dword=EAX [DX-port]=AL [DX-port]=AX [DX-port]=EAX | Вывод в порт |
| INSB INSW INSD | — | ES:(E)DI = [DX-port] | Вводит данные из порта, адресуемого DX в ячейку памяти ES:[(E)DI]. После ввода 1, 2 или 4-байтного слова данных EDI/DI корректируется на 1,2,4. При наличии префикса REP процесс продолжается, пока EСХ>0 |
| OUTSB OUTSW OUTSD | — | [DX-port]=DS:(E)SI | Выводит данные из ячейки памяти, определяемой регистрами DS:[(E)SI], в порт, адрес которого находится в DX. После вывода данных производится коррекция указателя ESI/SI на 1,2 или 4 |
Команды целочисленной арифметики
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| ADD | r(m)8,с8 r(m)16,с16 r(m)32,с32 r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 | r(m)8=r(m)8+с8 r(m)16=r(m)16+с16 r(m)32=r(m)32+c32 r(m)8=r(m)8+r8 r(m)16=r(m)16+r16 r(m)32=r(m)32+r32 r8=r8+r(m)8 r16=r16+r(m)16 r32=r32+r(m)32 | Сложение целых чисел |
| ADC | Сложение целых чисел с учетом флага переноса CF | ||
| INC | r(m)8 r(m)16 r(m)32 | r/m8=r/m8±1 r(m)16=r(m)16±1 r(m)32=r(m)32±1 | Увеличение на 1 |
| DEC | Уменьшение на 1 | ||
| SUB | r(m)8,с8 r(m)16,с16 r(m)32,с32 r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 | r(m)8=r(m)8-с8 r(m)16=r(m)16-с16 r(m)32=r(m)32-c32 r(m)8=r(m)8-r8 r(m)16=r(m)16-r16 r(m)32=r(m)32-r32 r8=r8-r(m)8 r16=r16-r(m)16 r32=r32-r(m)32 | Вычитание целых чисел |
| SBB | Вычитание с учетом флага переноса CF | ||
| CMP | r(m)8,с8 r(m)16,с16 r(m)32,с32 r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 | r(m)8-с8 r(m)16-с16 r(m)32-c32 r(m)8-r8 r(m)16-r16 r(m)32-r32 r8-r(m)8 r16-r(m)16 r32-r(m)32 | Сравнение целых чисел По результату сравнения устанавливаются флаги CF PF AF ZF SF OF |
| NEG | r(m)8 r(m)16 r(m)32 | r(m)8=-r(m)8 r(m)16=-r(m)16 r(m)32=-r(m)32 | Изменение знака числа |
| MUL | r(m)8 r(m)16 r(m)32 | AX=AL*r(m)8 DX:AX=AX*r(m)16 EDX:EAX=EAX*r(m)32 | Умножение без знака |
| IMUL | r(m)8 r(m)16 r(m)32 r16,r(m)16 r32,r(m)32 r16,r(m)16,c r32,r(m)32,c r16,c r32,c | AX=AL*r(m)8 DX:AX=AX*r(m)16 EDX:EAX=EAX*r(m)32 r16=r16*r(m)16 r32=r32*r(m)32 r16=r(m)16*c16 r32=r(m)32*c32 r16=r16*c16 r32=r32*c32 | Умножение со знаком |
| DIV | r(m)8 r(m)16 r(m)32 | AL=AX/r(m)8, AH=mod AX=DX:AX/r(m)16, DX=mod EAX=EDX:EAX/r(m)32, EDX=mod | Деление без знака |
| IDIV | Деление со знаком |
Особого внимания среди рассмотренных команд целочисленной арифметики заслуживает команда CMP , которая вычитает второй операнд из первого и не сохраняет результат, а устанавливает биты OF, SF, ZF, AF, PF, CF регистра признаков EFLAGS в соответствии с результатом. Команда CMP чаще всего предшествует командам знакового или беззнакового условных переходов.
Логические команды
Выполнение логических операций описано здесь
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| AND | r(m)8,с8 r(m)16,с16 r(m)32,с32 r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 | r(m)8=r(m)8 Ф с8 r(m)16=r(m)16 Ф с16 r(m)32=r(m)32 Ф c32 r(m)8=r(m)8 Ф r8 r(m)16=r(m)16 Ф r16 r(m)32=r(m)32 Ф r32 r8=r8 Ф r(m)8 r16=r16 Ф r(m)16 r32=r32 Ф r(m)32 | Логическое умножение (И), конъюнкция |
| OR | Логическое сложение (ИЛИ), дизъюнкция | ||
| XOR | Исключающее ИЛИ | ||
| NOT | r(m)8 r(m)16 r(m)32 | r(m)8=~r(m)8 r(m)16=~r(m)16 r(m)32=~r(m)32 | Логическое отрицание (НЕ), инверсия |
| TEST | r(m)8,с8 r(m)16,с16 r(m)32,с32 r(m)8,r8 r(m)16,r16 r(m)32,r32 r8,r(m)8 r16,r(m)16 r32,r(m)32 | r(m)8 & с8 r(m)16 & с16 r(m)32 & с32 r(m)8 & r8 r(m)16 & r16 r(m)32 & r32 r8 & r(m)8 r16 & r(m)16 r32 & r(m)32 | Логическое умножение без сохранения результата. В соответствии с результатом устанавливаются флаги PF ZF SF |
Сдвиговые команды
Выполнение сдвиговых операций в языке Си рассмотрено здесь .
| Команда | Операнды | Пояснение | Описание |
| SHR | r(m)8 r(m)8,CL r(m)8,с r(m)16 r(m)16,CL r(m)16,c r(m)32 r(m)32,CL r(m)32,c | r(m)8 на 1 раздяд r(m)8 на CL разрядов r(m)8 на с разрядов r(m)16 на 1 разряд r(m)16 на CL разрядов r(m)16 на c разрядов r(m)32 на 1 разряд r(m)32 на CL разрядов r(m)32 на c разрядов | Логический сдвиг вправо |
| SAR | Арифметический сдвиг вправо (старшие разряды заполняются значением знакового) | ||
| SHL SAL | Логический (арифметический) сдвиг влево | ||
| ROR | Циклический сдвиг вправо | ||
| ROL | Циклический сдвиг влево | ||
| RСR | Циклический сдвиг вправо через перенос | ||
| RCL | Циклический сдвиг влево через перенос |
Команды циклического сдвига выполняются в соответствии со схемой
Команды коррекции двично-десятичных чисел
Команды коррекции двоично-десятичных чисел не имеют операндов и используют операнд по умолчанию, хранящийся в регистре AX (паре регистров AH:AL ).