深入理解计算机系统笔记：第三章：3.2-寄存与数据传输指令

• Memory Hierarchy(存储层次结构(Memory Hierarchy) )
  

一、不同时期的寄存器

1）最早8086中，包含的8个16位寄存器

2）当处理器从16位扩展到32位时，寄存器的位数也扩展到了32位

3）今天64位的寄存器，除了8个还新增了8个新的寄存器

4）寄存器的使用规则

不同程序使用不同的规则利用寄存器，相应的编程规范规定好了如何使用这些寄存器

1）rax用来保存函数的返回值
2）rsp用来保存程序栈的结束位置
3）除此之外，6个寄存器用来传递函数参数

二、指令

1）指令组成：指令一般包含操作码和操作数

2）操作数分类：立即数、寄存器、内存引用

• 补充
  1）再AT&T格式的汇编中，立即数是以$符号开头的，后面跟一个整数，整数需要满足标准C语言的定义
  2）64位、32位、16位的寄存器都可以作为操作数
  3）(%rsi) 表示内存引用

3）内存引用补充讲解

1）背景：通常将内存抽象成一个字节数组，当需要从内存中存取数据时，需要获得目的数据的起始地址，以及数据长度b
2）组成：最常见的内存引用包含4部分
①立即数
②基址寄存器
③变址寄存器
④比例因子

3）有效地址= 立即数+ 基址寄存器+变址寄存器*比例因子（比例因子s的取值必须为1、 2 、4 、8）

4）比例因子的大小取值因素
例如定义char类型的数组，比例因子就是1，int类型，比例因子就是4，至于double类型，比例因子就是8
5）内存引用的全部写法

4）move操作补充讲解

1）movb、movw、movl、movq都是把数据从源位置复制到目的位置（主要区别操作数据大小不同）

2）mov类型有两个操作数：源操作数和目的操作数（目的操作数是用来存放源操作数的内容，所以不能是立即数）

3）x86-64额外特殊要求：mov指令的源操作数和目的操作数都不能是内存的地址

注意：此时移动一块数据的内容就需要两条mov指令来完成

1）第一条指令将内存源位置的数值加载到寄存器
mov  memory   ,  register
2）第二条指令再将该寄存器的值写入到内存的目的位置
mov  register  ,   memory

4) 移动内存数据举例

• 注意：内存对应
  movl对应32位寄存器eax；寄存器al是8位，与字节b对应
  

5）mov指令特殊情况了解

1）当movq指令的源操作数是立即数时，该立即数只能是32位的补码表示，然后对该数值进行符号位扩展后，将得到64位数传送到目的位置

• 限制带来的问题：当立即数是64位，该如何处理？
  这里引入新的指令，movabsq (该指令的源操作数可以是任意的64位立即数)，但是目的操作数只能是寄存器

6）举例mov指令对目的寄存器的修改结果展示（源操作数和目的操作数的大小一致）

1）首先使用movabsq将64位的立即数复制到寄存器rax

2）使用movb指令将立即数 -1复制到寄存器al，寄存器al的长度为8，与movb指令操作的数据大小一致，此时寄存器rax的低8位发生了变化

3）movw将立即数-1复制到寄存器ax，此时寄存器rax的低16位发生了改变

4）当指令movl将立即数-1复制到寄存器eax时，此时rax不仅低32位，而且高32位也发生了变化
（当movl的目的操作数是寄存器时，他会把寄存器的高4字节设置为0，这是x86-64位处理器的规定 ：即任何寄存器生成32位值得指令都会把该寄存器的高位部分置为0）

7）当源操作数的位数小于目的操作数时，使用mov指令（需要对目的操作数剩余的字节进行零扩展或者符号位扩展）

1）零扩展传送zero-extending)指令有5条，其中字符z是zero的缩写，指令最后的两字都是大小指示符，第一个字母表示源操作数的大小，第二个字母表示目的操作数的大小

2）符号位扩展传送指令有6条，其中s是 sign的缩写,同样最后的两个字符也是大小指示符
（符号扩展比零扩展多一条4字节到8字节的扩展指令）

3）符号位还有一条特殊的指令cltq，该指令的源操作数总是寄存器eax，目的操作数总是寄存器rax

最后

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