@Mikl___

Среди команд микропроцессора семейства x86 достаточно много команд пересылки. Здесь мы рассмотрим следующие: MOV, LEA, XCHG и BSWAP. Кроме того, рассмотрим оператор PTR.Команда пересылки байта, слова или двойного слова. Пересылаемая
величина берется из команды, регистра или ячейки памяти, а записывается в регистр или ячейку памяти. Таких команд много, но в языке ассемблера все они записываются одинаково: MOV <DEST>,< SRC>
Алгоритм работы: копирование второго операнда в первый операнд.
Возможные варианты команды:
классический
mov reg/mem, reg
mov reg, mem
mov mem/reg(8/16/32/64), imm(8/16/32)
mov sreg, m/r16
mov m/r16, sreg
MMX movd mmx,m64/mmx
movq mmx,m64/mmx
SSE
movups xmm,m128/xmm
movups m128,xmm
movaps xmm,m128/xmm
movaps m128,xmm
SSE2
movdqu xmm,m128/xmm
movdqu m128,xmm
movupd xmm,m128/xmm
movupd m128,xmm
movdqa xmm,m128/xmm
movdqa m128,xmm
3DNow!
movq mmx,m64/mmx
lddqu xmm,m128
Псевдокод команды: DSTSRC
Применение: команда MOV применяется для различного рода пересылок данных, при этом, несмотря на всю простоту этого действия, необходимо помнить о некоторых ограничениях и особенностях выполнения данной операции:

• направление пересылки в команде MOV всегда справа налево, то есть из операнда SRC в операнд DEST;
• значение операнда SRC не изменяется;
• оба операнда не могут быть из памяти (при необходимости можно использовать цепочечную команду MOVS или сочетание PUSH/POP);
• лишь один из операндов может быть сегментным регистром;
• лишь один из операндов может быть управляющим регистром;
• лишь один из операндов может быть тестовым регистром;
• лишь один из операндов может быть регистром отладки;
• лишь один из операндов может быть непосредственным значением;
• желательно использовать в качестве одного из операндов регистр AL/AX/EAX/RAX, так как в этом случае транслятор генерирует более короткую форму команды MOV.

Примеры:Команда MOV применяется для обмена данными между системными регистрами. Это одна из немногих возможностей доступа к содержимому этих регистров. Данную команду можно использовать только на нулевом уровне привилегий либо в реальном режиме работы микропроцессора.Если необходимо переслать в регистр адрес какой-то переменной, то Вам придется использовать в команде MOV оператор OFFSET (оператор получения смещения выражения). OFFSET позволяет получить значение
смещения выражения в байтах относительно начала того сегмента, в котором выражение определено. А если эта переменная еще и находится в другом сегменте, то в паре с оператором OFFSET Вам придется использовать оператор SEG (оператор получения сегментной составляющей адреса выражения). Оператор SEG возвращает физический адрес сегмента для выражения, в качестве которого могут выступать метка, переменная, имя сегмента, имя группы или некоторое символическое имя.
Например, если в сегменте данных содержится POLE, то следующие команды пересылают в пару ES: DX полный адрес этой переменной:Здесь и далее будут показаны эквиваленты команд с целью показать вам либо более короткий код (используется при оптимизации программ по размеру), либо более длинный код (используется при написании самомодифицируемого кода), либо фрагменты кода, приводящие к эквивалентному результату (можно «размазать» данный код по программе, чтобы спрятать алгоритм от «кодокопателей»). В общем, автор показывает возможность, а уж как вы это будете использовать, это уже ваше дело...
Для начала учим наизусть таблицу 7.1.1 с номерами регистров:
При попытке использовать несуществующие регистры будет сгенерировано исключение invalid opcode.
Мы хотим поместить в EAX число 1. Для этого к опкоду добавляем номер регистра (EAX=000).
Число, которое надо поместить в регистр, пишем сразу после опкода. То есть кодировка выглядит следующим образом:Обратите внимание: единица вставлена с помощью директивы dd, которую можно заменить на последовательность байтов 1,0,0,0. В этой последовательности байт с единицей идёт первым, так как в памяти байты слов и двойных слов располагаются от младшего к старшему, а единица находится в младшем байте. Вышеприведённую команду можно переписать так:А можно и так, хотя это на 1 байт длиннее:Инструкция mov mem/reg,imm имеет следующий формат:
В зависимости от значений в ModR/M в этот блок помимо байта ModR/M могут быть включены последовательно байт SIB и/или смещение. Обычно этот формат используется только для mov mem,imm но ничто не мешает использовать его и для кодирования mov reg,imm, поместив в поле Mod=11. При этом этот вариант будет на байт длиннее, чем команда в формате 1011:w:reg imm.
Лишний байт можно использовать в целях выравнивания для того, чтобы обойтись без дополнительных команд и тактов процессора. Поле Reg/Opcode=000. В противном случае возникнет исключение invalid opcode.
Вместо единицы можно подставить любое 32-битное число imm. Число imm будет занимать столько байт сколько и приемник reg.
Определение размера reg происходит так же, как и в других случаях, при помощи бита w. Если w = 0, то размер reg 1 байт и трёхбитовое поле reg определяет один из восьми 8-битных регистров. Если w = 1, то размер операнда слово или двойное слово (Таблица 7.1.1).
Наличие префикса 66h переключает команду между полным и альтернативным полным размером (при размере по умолчанию 16 бит – делает операнд 32-битным и наоборот). Например, код 8BC2h соответствует сразу двум командам mov ax,dx и mov eax,edx. Какой вариант выберет процессор будет зависеть от того, в каком режиме работает программа. Если в 32-битном режиме, то, встретив опкод 8BC2h, процессор выполнит инструкцию mov eax,edx. Если в 16-битном, то mov ax,dx. Чтобы выполнить команду mov ax,dx в 32-битном режиме, непосредственно перед инструкцией помещаем префикс 66h. Таким образом, код команды mov ax,dx в 32-битном режиме будет выглядеть так:Тот же префикс в 16-битном режиме выполняет обратную работу – заставляет процессор выполнить данную инструкцию как 32-битную.Если нужно поместить какое-либо число не в EAX, а в EDI, тогда к базовому опкоду (0B8h) следует прибавить номер регистра (EDI=111b=7).
От копирования числа в регистры общего назначения переходим к копированию содержимого регистра в регистр.
В языке ассемблера для копирования непосредственного значения imm в регистр, как и содержимого регистра в другой регистр или в память, применяется одна мнемоника – MOV. В тоже время эти варианты имеют разные опкоды. Причем зачастую к этим опкодам применяются разные правила.
Начнём с кодировки инструкции mov eax,edx. Базовый опкод инструкции mov reg1,reg2 – 8Bh, но здесь уже два операнда, а не один.
Для составления требуемого кода используется дополнительный байт, который называется ModR/M, он располагается сразу после опкода. Сам ModR/M делится на три поля следующим образом:
Биты 3-5 (поле Reg/Opcode) могут представлять либо уточняющий опкод (в случае, если один из операндов представлен непосредственным значением), либо регистр. Поля Reg/Opcode (пока назовем это поле просто Reg) и R/M служат для указания операндов.
Составим код команды – в Reg помещаем номер регистра reg1, в R/M – номер reg2. Поле Mod равно 3. Вот и сам код:Формулы этих инструкций, когда операндами являются два регистра такова:

• mov reg1,reg2 1000 100w:11 reg1 reg2
• mov reg1,reg2 1000 101w:11 reg2 reg1

Используя эти формулы легко вычислить, например, что у команды mov eax,edx есть две кодировки:
1000100:w:11 reg1 reg21000:100:1:11:010:000b=89D0h и
1000101:w:11 reg2 reg11000:101:1:11:000:010b=8BC2hБит d называется битом направления. Бит d показывает, чем является регистр в поле Reg: операндом-источником (d=0) или операндом-приемником (d=1)
Кодировку инструкции можно заменить на более универсальную:
Способ определения местонахождения операнда называется режимом адресации. Операнд машинной команды может находится в регистре процессора, указываться непосредственно в инструкции или находится в памяти данных. Процессоры семейства x86 поддерживают следующие режимы адресации:

• Регистровая адресация: mov eax,edx
  В регистр EAX скопировать значение, которое находится в регистре EDX.
• Непосредственная (прямая) адресация: mov eax,[401000h]
  В регистр EAX скопировать значение, которое находится в ячейке памяти с адресом 401000h. Адрес ячейки явно указан в самой инструкции.
  Адрес данных может быть задан косвенно ― в команде указывается местоположение элемента памяти, где находится адрес операнда
• Косвенная базовая адресация: mov eax,[edx]
  В регистр EAX скопировать значение ячейки памяти, адрес которой находится в регистре Base (=EDX).
  
  
  Рис. 7.7.1. Формат команды в зависимости от поля MOD
• Косвенная базовая адресация со смещением: mov eax,[edx+1000h]
  В регистр EAX скопировать значение ячейки памяти, адрес которой равен сумме 32-битного смещения (=1000h) и содержимого регистра Base (=EDX).
• Базово-индексная адресация: mov eax,[edx+ecx]
  В регистр EAX копируется значение ячейки памяти, адрес которой равен сумме содержимого регистра Base (=EDX) и содержимого регистра Index (=ECX).
• Относительная базово-индексная адресация: mov eax,[edx+ecx+1000h]
  В регистр EAX копируется содержимое ячейки памяти, адрес которой вычисляется следующим образом: содержимое регистра Index (=ECX) прибавляется к содержимому регистра Base (=EDX), а к полученному результату добавляется смещение (=1000h).
• Относительная базово-индексная адресация с масштабированием:mov eax,[edx+ecx*4+1000h]
  В регистр EAX копируется содержимое ячейки памяти, адрес которой вычисляется следующим образом: содержимое регистра Index (=ECX) умножается на Scale (может быть 1, 2, 4 и 8, в данном случае Scale=4), прибавляется к содержимому регистра Base (=EDX), а к полученному результату добавляется смещение (=1000h).

Косвенная адресация может быть только в одном операнде, но не в двух. Поэтому инструкции, подобные следующей, недопустимы, а при попытке их трансляции будет выдана ошибка: mov [eax],[edx]
Поле Mod задаёт, что именно кодируется в Reg/Mem (рисунок 0). В сочетании с Mod, Reg/Mem может кодировать не только регистры, но и различные режимы косвенной адресации (таблица 7.1.2). Назначение поля Reg при этом не изменяется – в нём всегда кодируется номер регистра (либо расширение опкода).

Двухбитовое поле Mod вместе с трехбитовым полем Reg/Mem образует 2⁵=32 возможных значения, 8 из которых обозначения регистров и 24 соответствуют режимам адресации.
Если Mod=3 в R/M находится номер регистра.
Вот так интерпретируется значение поля ModR/M в режиме Mod=0.
Составим кодировку для инструкции: mov eax,[edx]
8Bh это опкод операции mov reg32, mem32:
А теперь манипулируем битами d и w
Пусть у нас есть переменная var, содержимое которой нужно скопировать в ESI. Чтобы закодировать команду mov esi,var, помещаем в поле R/M значение 101b, а после байта ModR/M – адрес переменной:Обратите внимание, в списке отсутствуют регистры EBP и ESP, хотя, инструкции типа mov eax,[ebp] и mov eax,[esp] поддерживаются. Для инструкций такого типа используют Mod=1. В этом режиме R/M интерпретируется следующим образом:
Из этого списка можно получить ответ – как же закодировать инструкцию MOV EDI,[EBP]. Фактически, у нас получается MOV EDI,[EBP+0], а кодировка будет следующей:Интерпретация значений поля ModR/M в режиме Mod=2
Кодируем инструкцию :

опкод	d	w	Mod	Reg	R/M	32-битное смещение
bin	100010	1	1	10	001=ECX	011=[EBX+ смещ32]
hex	8Bh			8Bh

Итак, теперь вы умеете кодировать инструкции, в которых есть косвенная адресация вида [регистр+смещение] или просто адрес переменной. Чтобы окончательно понять инструкции ассемблера и овладеть искусством кодирования во всех режимах адресации, потребуется разобраться со следующим полем, которое применяется для этих целей – SIB (ScaleIndex Base). С помощью байта SIB можно задавать выражения вида:
[Base + Index * Scale +смещение].
Регистр Base – это один из 8 регистров общего назначения. Регистр Index – тоже один из регистров общего назначения, за исключением ESP. Множителем Scale может быть число 1, 2, 4 или 8. Смещение может быть 8-, 16- или 32-битным (последние два – в зависимости от того, в каком режиме работает программа, в 16- или 32-битном). С помощью префикса 67h можно в 16-разрядном режиме использовать 32-разрядные режимы адресации, и наоборот.
Закодируем инструкцию mov ecx,[edi+esi*4]. Разберем ModR/M:
Mod =0, Reg=001b (ECX), R/M=100b (потому что далее следует SIB). Теперь разберем SIB: Scale=10 (*4), регистр Index (который должен быть умножен на 4) =110b (ESI), регистр Base=111b (EDI).
В итоге получается код:Кодируем инструкцию mov eax,[esp]. Mod=0, Reg=000b (EAX), R/M=100b (понадобится поле SIB). Байт SIB: множитель Scale=0 (*1), Index=100b (не используется), Base=100b (ESP):Изменяя значение полей Mode и SIB, получаем всевозможные варианты одной и той же инструкции mov eax,[esi]:А теперь итоговая таблицаЕсли в качестве базового регистра будет выбран EBP, то полученный режим адресации будет зависеть от значения Mod
Обратите внимание на следующее:
во-первых, регистр Index не может быть ESP, ведь значение 100b, которое должно было символизировать ESP, указывает, что Index не используется. Соответственно, закодировать инструкцию mov eax,[edx+esp*4] нельзя, а инструкции mov eax,[esp+edx] или mov eax,[esp+4*edx] можно;
во-вторых, если Mod=00b, то Reg1= 101b означает, что далее следует 8-битное смещение.
Поэтому, чтобы закодировать mov eax,[ebp+edx], нужен описанный выше трюк: в Mod помещается 01b, а после SIB идет нулевое 8-битное смещение.
db 8Bh,44h,15h,0;mov eax,[ebp+edx+0]

	опкод	d	w	Mod	Reg	R/M	Scale	Index	Base	offset8
bin	100010	1	1	01	000=EAX	100	00=1	010=EDX	101=EBP	00000000
hex	8Bh			44h			15h			0

Уменьшение размера кодировки MOV

Там, где это возможно, меняйте адресацию с прямой на косвенную, но только в случае, когда смещение лежит в диапазоне от 80h(-128) до 7Fh(+127).
Пример: (Пусть EDI=5)
8B0F05 MOV EBX,[EDI+5]
код короче на 2 байта, чем
BB0A000000 MOV EBX,0Ah
Косвенная адресация с заранее известным значением в одном из регистров дает возможность использовать знаковое расширение непосредственного значения в команде MOV.

Вернуться к обсуждению:
Электронный учебник Assembler

Миниатюры

   

9