计算机系统基础 4 寻址方式

        对于一条指令，我们重点关注它两点：执行什么样的操作，操作数在哪里。

        操作数存放的位置即为存放地址，一般是CPU内寄存器、主存、或者I/O设备端口。当操作数在主存时，我们重点关注段址/段选择符、段内偏移。

        寻找操作数存放地址的方式称为寻址方式。

        双操作数的指令格式为：操作符  OPD OPS，如ADD  EAX  EBX，执行(OPD) +  (OPS)   ➡   OPD（ (EAX) （目的操作数地址） + (EBX)（源操作数地址）   ➡   EAX）

立即寻址 

        操作数直接放在指令中，在指令的操作码后；

        操作数是指令的一部分，位于代码段中；

        指令中的操作数是8位、16位或32位二进制数。

        立即操作数只能为源操作数。

        使用格式：

         例如： MOV  EAX , 12H     机器码：     B8 12 00 00 00

int   global;   // 注：global 是全局变量	
global = 2 * 5 ;

/*


00521A17      C7 05 B8 A5 52 00 0A 00 00 00 
              mov  dword ptr [global (052A5B8h)], 0Ah 


*/

寄存器寻址 

        使用格式： R

        功    能： 寄存器R中的内容即为操作数。

        说    明： 除个别指令外，R可为任意寄存器。

        例如：DEC   BL

•         执行前 ：  (BL) = 43H
•         执    行：   (BL) – 1 = 43 H –1 = 42H ➡  BL
•         执行后：   (BL) = 42H

直接寻址 

        操作数在内存中；

        操作数的偏移地址EA紧跟在指令操作码后面。

int global;
void address_compare()
{
   int local;
   global = 2*5;
   *((char *)&global + 1) = 20;
   printf("global = %d  %08x\n", global, global);

   local = 10;
   *((char*)&local + 1) = 20;
   printf("local = %d  %08x\n", local, local);
}

        全局变量的访问——直接寻址

         局部变量的访问——变址寻址（见后）

寄存器间接寻址 

        格式：[R]

        功能：操作数在内存中，操作数的偏移地址在寄存器R中。即（R) 为操作数的偏移地址。

        例如：MOV  AX， [ESI] 

        R 可以是：8个32位通用寄存器中的任意一个

        操作数的偏移地址：在指令指明的寄存器中

        操作数所在的段：   扁平内存管理模式下，（DS）=（SS）

变址寻址 

        格式：V [ R × F ]

        功能：R中的内容 × F + V  为操作数的偏移地址。

        例如：MOV  AL， 5[EBX*2]

        R 可以是8个32位通用寄存器，F 可为 1，2，4，8

 

• 全局变量编译后对应一个数值化的地址
• 局部变量编译后对应一个地址为 [ebp – n]

基址加变址寻址 

格式： [BR＋IR × F + V]

       或 V[BR][IR×F]  或  V [IR×F][BR]  或  V[BR+IR×F]

功 能：操作数的偏移 ＝ 变址寄存器IR中的内容 × 比例因子F + 位移量V + 基址寄存器BR中的内容 。

EA = (IR)*F + V + (BR)

 例如：MOV  EAX， -6[EDI*2][EBP]

F 可为 1，2，4，8；

当使用32位寄存器时：

   BR可以是 EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP 之一；

   IR 可以是除ESP外的任一32位寄存器；

   未带比例因子的寄存器是 BR;

   当没有比例因子时，写在前面的寄存器是BR。

操作数的类型：

   若V为变量，则操作数类型为变量的类型；

   若V为常量，类型未知。

    当 V 中存在全局变量或标号时，用的段都是 DS，在 VS2019中， (DS)=(SS)。CS中的全局变量等同 DS段中的变量。

x86机器指令编码规则

① 指令前缀(prefix，非必需，0个或多个字节)

② 操作码(opcode，必须，1字节 ~ 3字节)

③ 内存/寄存器操作数(ModR/M，非必需)： 指明寻址方式

④ 索引寻址描述 (SIB，非必需)：指明基址寄存器、变址寄存器、比例因子

⑤ 地址偏移量(Displacement，非必需)

⑥ 立即数(Immediate，非必需)

操作码：

• 指明了要进行的操作。
• 指明操作数的类型（一般看最后一个二进制）0：字节操作；  1：字操作（32位指令中为双字操作）；有指令前缀 66H时，对字操作。
• 指明源操作数是寄存器寻址，还是目的操作数是寄存器寻址 （操作码的倒数第二个二进制位）1：目的操作数是寄存器寻址，0：源操作数寄存器寻址；与[寻址方式字节]配合使用

内存/寄存器操作数(ModR/M) ：

Mod由2个二进制位组成，取值是00、01、10、11。

Mod与为R/M配合使用，明确一个操作的获取方法。

Reg/Opcode 确定另外一个寄存器寻址的寄存器编码

• Mod=00, R/M =000，表示 用 [EAX] 寻址
• Mod=00，R/M=100,  表示用[--][--] ，无位移量的基址加变址，在 SIB 字节指明基址/变址寄存器的编码

        Reg/Opcode 的编码：同一编码有多个寄存器，用哪一个寄存器，取决于指令前缀和操作码中的编码

mov  eax, [ebx]    ; 机器码是：8B 03    ➡ 00  000  011     [EBX]

mov [ebx], eax     ; 机器码是：89 03    ➡ 1000 1001  VS 1000 1011

操作码的倒数第二位:   1：OPD是寄存器， 0：OPS是寄存器