CMP指令

美國斯坦福大學提出的程序指令

CMP指令是由美國斯坦福大學提出的,英文名稱是Chip multiprocessors,翻譯成中文就是單晶元多處理器,也指多核心其思想是將大規模并行處理器中的SMP(對稱多處理器)集成到同一晶元內,各個處理器并行執行不同的進程。與CMP比較, SMT處理器結構的靈活性比較突出。

CMP


但是,當半導體工藝進入0.18微米以後,線延時已經超過了門延遲,要求微處理器的設計通過劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行。相比之下,由於CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計,每個核都比較簡單,有利於優化設計,因此更有發展前途。目前,IBM 的Power 4晶元和Sun的 MAJC5200晶元都採用了CMP結構。多核處理器可以在處理器內部共享緩存,提高緩存利用率,同時簡化多處理器系統設計的複雜度。
微型計算機彙編語言中,CMP(compare)是其中一條指令,叫做比較指令。cmp的功能相當於減法指令,只是對操作數之間運算比較,不保存結果。
使用例子如:CMP ax, bx

格式

CMP OPR1 , OPR2.

執行操作

(OPR1)-(OPR2)

功能

該指令與SUB指令一樣執行減法的操作,但它並不保存運算結果,只是根據結果設置相關的條件標誌位(SF、ZF、CF、OF)。CMP指令后往往跟著條件轉移指令,實現根據比較的結果產生不同的程序分支的功能。

指令演演算法


cmp是比較指令, cmp的功能相當於減法指令,只是不保存結果。cmp指令執行后,將對標誌寄存器產生影響。其他相關指令通過識別這些被影響的標誌寄存器位來得知比較結果。
比如:mov ax,8
mov bx,3
cmp ax,bx
執行后:ax=8,ZF=0,PF=1,SF=0,CF=0,OF=0.
通過cmp指令執行后,相關標誌位的值就可以看出比較的結果。
cmp ax,bx的邏輯含義是比較ax,bx中的值。如果執行后:
ZF=1則AX=BX
ZF=0則AX!=BX
SF=1則AX
SF=0則AX>=BX
SF=0並ZF=0則AX>BX
SF=1或ZF=1則AX<=BX
CPU在執行cmp指令的時候,也包含兩種含義:進行無符號運算和進行有符號數運算。
cmp ah,bh
如果ah=bh則ah-bh=0所以ZF=1
如果ah≠bh則ah-bh≠0所以ZF=0
所以我們根據cmp指令執行后ZF的值,就可以知道兩個數據是否相等。如果ah
對於有符號數運算,在ah
ah=1,bh=2則ah-bh=0FFH,0FFH為-1的補碼,因為結果為負,所以SF=1。
ah=0FEH,bx=OFFH;則ax-bx=-2-(-1)=OFFH,因為結果為負,所以SF=1。
再看兩個例子:
ah=22H,bh=OAOH則ah-bh=34-(-96)=82H,82H是-126的補碼。
所以SF=1。這裡雖然SF=1,但是並不能說明ah-96
兩個有符號數A和B相減,得到的是負數,那麼可以肯定A負數,CPU將cmp指令得到的結果記錄在flag的相關標誌位中,我們可以根據指令執行后,相關標誌位的值來判斷比較的結果。單純的考察SF的值不可能知道結果的正負。因為SF記錄的只是可以在計算機中存放的相應位數的正負,cmpah,bh執行后,SF記錄的是ah-bh所得到的8位結果數據的正負,雖然這個結果沒有在我們能夠使用的寄存器內存單元中保存,但是在指令執行的過程中,它暫存在cpu內存的暫存器中。
所得到的相應結果的正負,並不能說明,運算所應該得到的結果的正負。這是因為在運算的過程中可能發生溢出。如果這樣的情況發生,那麼SF的值就不能說明任何問題。比如
mov 22H,ah
mov 0A0H,bh
subbh,ah
結果SF=1運算實際得到的結果是ah=82H,但是在邏輯上,運算所應該得到的結果是34-(-96)=130就是因為130這個結果作為一個有符號Y數超出了-128~127這個範圍,在ah中不能表示,而ah中的結果被CPU當作有符號數解釋為-126。而SF被用來記錄這個實際結果的正負所以SF=1
又比如
mov 0A0H,ah
mov 0CBH,bh
cmp bh,ah
結果SF=1,運算ah-bh實際得到的結果是D5H但是在邏輯上,運算所應該得到的結果是160- -53=213,(隱身人註:對於有符號數,方位是-128--127。所以這裡正確是:(-96)-(-53)=-43,得到值為:0D5H,這裡SF標誌位指示並沒錯)SF記錄實際結果的正負,所以SF=1。但SF=1不能說明在邏輯上運算所得到的正確結果。
但是邏輯上的結果的正負才是cmp指令所求的真正結果,因為我們就是要靠它得到兩個操作對象的比較信息。所以cmp所做的比較結果,不是僅僅靠SF就能記錄的,因為它只能記錄實際結果的正負。
我們考慮下,兩種結果之間的關係,實際結果的正負,和邏輯上真正結果的正負,它們之間有多大的距離呢?總上面的分析中我們知道,實際結果的正負,之所以不能說明邏輯上真正結果的正負,關鍵的原因在於發生了溢出。如果沒有溢出發生的話,那麼,實際結果的正負和邏輯上真正結果的正負就一致了。
所以我們應該在考察SF的同時考察OF就可以得知邏輯上真正結果的正負同時就可以知道斤毫秒度的結果。
下面我們以cmpah,bh為例總結一下CPU執行cmp指令后SF和PF的值的如何來說明比較的結果的:
1)如果SF=1而OF=0說明沒有溢出邏輯上真正結果的正負=實際結果的正負,因實際結果為負所以邏輯上真正的結果為負則ah
2)如果SF=1而OF=1說明實際結果為負並且有溢出,則實際結果和真正結果不等,因SF=1實際結果為負。則:如果因為溢出導致了實際結果為負。那麼邏輯上真正的結果必然為正。ah>bh
3)如果SF=0而OF=1說明實際結果為正並且有溢出,則實際結果和真正結果不等,因SF=0,實際結果非負。則:如果因為溢出導致了實際結果為正,那麼邏輯上真正的結果必然為負。這樣說明ah
4)如果SF=0而OF=0說明沒有溢出,邏輯上真正結果的正負=實際結果的正負,因SF=0實際結果非負,所以邏輯上真正的結果非負,所以ah>=bh

指令集


IBM-PC彙編語言指令集
數據傳送指令集
MOV
功能: 把源操作數送給目的操作數
語法: MOV 目的操作數,源操作數
格式: MOV r1,r2
MOV r,m
MOV m,r
MOV r,data
XCHG
功能: 交換兩個操作數的數據
語法: XCHG
格式: XCHG r1,r2 XCHG m,r XCHG r,m
PUSH,POP
功能: 把操作數壓入或取出堆棧
語法: PUSH操作數POP 操作數
格式: PUSH r PUSH M PUSH data POP r POP m
PUSHF,POPF,PUSHA,POPA
功能:堆棧指令群
格式: PUSHF POPF PUSHA POPA
LEA,LDS,LES
功能: 取地址至寄存器
語法: LEA r,m LDS r,m LES r,m
XLAT(XLATB)
功能:查表指令
語法: XLAT XLAT m
算數運算指令
ADD,ADC
功能: 加法指令
語法: ADD OP1,OP2 ADC OP1,OP2
格式: ADD r1,r2 ADD r,m ADD m,r ADD r,data
影響標誌: C,P,A,Z,S,O
SUB,SBB
功能:減法指令
語法: SUB OP1,OP2 SBB OP1,OP2
格式: SUB r1,r2 SUB r,m SUB m,r SUB r,data SUB m,data
影響標誌: C,P,A,Z,S,O
INC,DEC
功能: 把OP的值加一或減一
語法: INC OP DEC OP
格式: INC r/m DEC r/m
影響標誌: P,A,Z,S,O
NEG
功能: 將OP的符號反相(取二進位補碼)
語法: NEG OP
格式: NEG r/m
影響標誌: C,P,A,Z,S,O
MUL,IMUL
功能: 乘法指令
語法: MUL OP IMUL OP
格式: MUL r/m IMUL r/m
影響標誌: C,P,A,Z,S,O(僅IMUL會影響S標誌)
DIV,IDIV
功能:除法指令
語法: DIV OP IDIV OP
格式: DIV r/m IDIV r/m
CBW,CWD
功能:有符號數擴展指令
語法: CBW CWD
AAA,AAS,AAM,AAD
功能: 非壓BCD碼運算調整指令
語法: AAA AAS AAM AAD
影響標誌: A,C(AAA,AAS) S,Z,P(AAM,AAD)
功能:壓縮BCD碼調整指令
語法: DAA DAS
影響標誌: C,P,A,Z,S
位運算指令集
AND,OR,XOR,NOT,TEST
功能: 執行BIT與BIT之間的邏輯運算
語法: AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m
影響標誌: C,O,P,Z,S(其中C與O兩個標誌會被設為0) NOT指令不影響任何標誌位
SHR,SHL,SAR,SAL
功能: 移位指令
語法: SHR r/m,data/CL SHL r/m,data/CL SAR r/m,data/CL SAL r/m,data/CL
影響標誌: C,P,Z,S,O
ROR,ROL,RCR,RCL
功能: 循環移位指令
語法: ROR r/m,data/CL ROL r/m,data/CL RCR r/m,data/CL RCL r/m,data/CL
影響標誌: C,P,Z,S,O
程序流程式控制制指令集
CLC,STC,CMC
功能: 設定進位標誌
語法: CLC STC CMC
標誌位: C
CLD,STD
功能: 設定方向標誌
語法: CLD STD
標誌位: D
CLI,STI
功能: 設定中斷標誌
語法: CLI STI
標誌位: I
CMP
功能: 比較OP1與OP2的值
語法: CMP r/m,r/m/data
標誌位: C,P,A,Z,O
JMP
功能: 跳往指定地址執行
語法: JMP 地址
JXX
功能: 當特定條件成立則跳往指定地址執行
語法: JXX 地址
注:
A: ABOVE,當C=0,Z=0時成立
B: BELOW,當C=1時成立
C: CARRY,當弁時成立 CXZ: CX寄存器的值為0(ZERO)時成立
E: EQUAL,當Z=1時成立
G: GREATER(大於),當Z=0且S=0時成立
L: LESS(小於),當S不為零時成立
N: NOT(相反條件),需和其它符號配合使用
O: OVERFLOW,O=1時成立
P: PARITY,P=1時成立
PE: PARITY EVEN,P=1時成立
PO: PARITY ODD,P=0時成立
S: SIGN,S=1時成立
Z: ZERO,Z=1時成立
LOOP
功能: 循環指令集
語法: LOOP 地址
LOOPE(Z)
地址 LOOPNE(Z) 地址
標誌位: 無
CALL,RET
功能:子程序調用,返回指令
語法: CALL 地址 RET RET n
標誌位: 無
INT,IRET
功能: 中斷調用及返回指令
語法: INT n IRET
標誌位: 在執行INT時,CPU會自動將標誌寄存器的值入棧,在執行IRET時則會將堆棧中的標誌值彈回寄存器
字元串操作指令集
MOVSB,MOVSW,MOVSD
功能: 字元串傳送指令
語法: MOVSB MOVSW MOVSD
標誌位: 無
CMPSB,CMPSW,CMPSD
功能: 字元串比較指令
語法: CMPSB CMPSW CMPSD
標誌位: C,P,Z,S,O
SCASB,SCASW
功能: 字元串搜索指令
語法:SCASBSCASW
標誌位: C,P,Z,S,O
LODSB,LODSW,STOSB,STOSW
功能: 字元串載入或存貯指令
語法:LODSBLODSWSTOSBSTOSW
標誌位: 無
REP,REPE,REPNE
功能: 重複前綴指令集
語法: REP 指令S REPE 指令S REPNE 指令S
標誌位: 依指令S而定
對於IBM PC機它有它的指令系統,其中包括:數據傳送指令、串處理指令、算術指令、控制移動指令、邏輯指令、處理機控制指令。
這裡將簡單介紹其指令類型及指令說明,如有要求給具體的指令格式及應用,請與amay聯繫,amay加以更新。
1)數據傳送指令:負責把數據、地址或立即數傳送到寄存器或存儲單元中。
數據傳送指令類型指 令 說 明
通用數據傳送指令 MOV(傳送)、PUSH(進棧)、POP(出棧)、XCHG(交換)
累加器專用傳送指令 IN(輸入指令)、OUT(輸入指令)
地址傳送指令 LEA(有效地址送寄存器)、LDS(指針送寄存器和DS)、LES(指針送寄存器和ES)
標誌寄存器傳送指令LAHF(標誌送AH)、SAHF(AH送標誌寄存器)、PUSHF(標誌進棧)、POPF(標誌出棧)
2)算術指令:用來執行算術運算。
算術指令類型指 令 說 明
加法指令 ADD(加法)、ADC(帶進位加法)、INC(加1)
減法指令 SUB(減法)、SBB(帶借位減法)、DEC(減1)、NEG(求補)、CMP(比較)
乘法指令 MUL(無符號數乘法)、IMUL(帶符號數乘法)
除法指令 DIV(無符號數除法)、IDIV(帶符號數除法)、CBW(位元組轉換為字)、CWD(字轉換為雙字)
3)邏輯指令:對字或位元組執行邏輯運算。
邏輯指令類型指 令 說 明
邏輯運算指令 AND(邏輯與)、OR(邏輯或)、NOT(邏輯非)、XOR(異或)、TEST(測試)
移動指令 SHL(邏輯左移)、SAL(算術左移)、SHR(邏輯右移)、SAR(算術右移)、ROL(循環左移)、ROR(循環右移)、RCL(帶進位循環左移)、RCR(帶進位右移)
4)串處理指令:處理存放存儲器里的數據串。
串處理指令類型指 令 說 明
指 令 MOVS(串傳送)、CMPS(串比較)、SCAS(串掃描)、LODS(從串取)、STOS(存入串)
5)控制轉移指令:用來控制程序的執行流程。
控制轉移指令類型指 令說 明
無條件轉移指令 JMP(段間和段內轉移)
條件轉移指令 JZ(結果為0(或相等)則轉移)、JS(結果為負則轉移)、JNS(結果為正則轉移)、JO(溢出則轉移)、JNO(不溢出則轉移)、JP(奇偶位為1則轉移)、JNP(奇偶位為0則轉移)
循環指令 LOOP(循環指令)、LOOPPZ/LOOPE(當為0或相等時循環指令)、LOOPNZ/LOOPNE(當不為0或不相等時循環指令)
子程序指令 CALL(調用指令)、RET(返回指令)
中斷指令INT(中斷)、INTO(如溢出則中斷)、RIET(從中斷返回)
6)處理機控制指令:
處理機控制指令類型指 令 說 明
標誌處理指令 CLC(進位位置0指令)、CMC(進位位求反指令)、STC(進位位置為1指令)、CLD(方向標誌置1指令)、STD(方向標誌位置1指令)、CLI(中斷標誌置0指令)、STI(中斷標誌置1指令)
其他處理機控制指令 NOP(無操作)、HLT(停機)、WAIT(等待)、ESC(換碼)

指令詳解


cmp(compare)指令進行比較兩個操作數的大小
例:cmpoprd1,oprd2
為第一個操作減去第二個操作數,
但不影響第兩個操作數的值
它影響flag的CF,ZF,OF,AF,PF
我們怎麼判斷大小呢?
若執行指令后
ZF=1 這個簡單,則說明兩個數相等,因為zero為1說明結果為0
當無符號時:
CF=1 則說明了有進位或借位,cmp是進行的減操作,故可以看出為借位,所以,此時oprd1
CF=0 則說明了無借位,但此時要注意ZF是否為0,若為0,則說明結果不為0,故此時oprd1>oprd2
當有符號時:
若SF=0,OF=0 則說明了此時的值為正數,沒有溢出,可以直觀的看出,oprd1>oprd2
若SF=1,OF=0 則說明了此時的值為負數,沒有溢出,則為oprd1
若SF=0,OF=1 則說明了此時的值為正數,有溢出,可以看出oprd1
若SF=1,OF=1則說明了此時的值為負數,有溢出,可以看出oprd1>oprd2
最後兩個可以作出這種判斷的原因是,溢出的本質問題:
兩數同為正,相加,值為負,則說明溢出
兩數同為負,相加,值為正,則說明溢出
故有,正正得負則溢出,負負得正則溢出
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