В этом и следующих двух подразделах мы рассмотрим наборы команд трех машин: Pentium 4, UltraSPARC III и 8051. Каждая из них поддерживает базовые команды, обычно получаемые в результате работы компиляторов, а также дополнительные команды, которые используются редко или используются исключительно операционной системой. Начнем с Pentium 4.

Команды Pentium 4 представляют собой причудливую смесь 32-разрядных команд, а также команд, появившихся еще в процессоре 8088. В табл. 5.9 приведены наиболее распространенные целочисленные команды, при этом используются следующие обозначения:

♦ SRC - источник данных;

♦ DST - приемник данных;

♦ # - количество битов, на которое происходит сдвиг;

♦ LV - количество локальных переменных.

Перечень далеко не полный, поскольку в него не вошли команды с плавающей точкой, команды управления, а также некоторые нечасто встречающиеся целочисленные команды (например, использование 8-разрядного байта для выполнения поиска по таблице). Тем не менее таблица дает представление о том, какие действия может выполнять Pentium 4.

Многие команды Pentium 4 обращаются к одному или к двум операндам, которые находятся в регистрах или памяти. Например, бинарная команда ADD складывает два операнда, а унарная команда INC увеличивает значение одного операнда на 1. Некоторые команды имеют несколько похожих вариантов. Например, команды сдвига могут сдвигать слово либо вправо, либо влево, с учетом знакового бита или без учета. Большинство команд имеют несколько различных кодировок в зависимости от природы операндов.

Таблица 5.9. Наиболее распространенные целочисленные команды процессора Pentium 4

При выполнении команд источники данных (SRC) не изменяются, а приемники (DST) обычно изменяются. Существуют определенные правила, определяющие, что может быть источником, а что приемником, но здесь мы не будем о них говорить. Многие команды имеют три варианта: для 8-, 16- и 32-разрядных операндов соответственно. Они различаются по коду операции и/или по одному биту в команде. В табл. 5.9 приведены в основном 32-разрядные команды.

Для удобства мы разделили команды на несколько групп. Первая группа содержит команды, которые перемещают данные между компонентами машины: регистрами, памятью и стеком. Вторая группа содержит арифметические команды для операций со знаком и без знака. При умножении и делении 64-разрядное произведение или делимое хранится в двух регистрах: ЕАХ (младшие биты) и EDX (старшие биты).

Третья группа включает двоично-десятичную арифметику. Здесь каждый байт рассматривается как два 4-разрядных полубайта. Каждый полубайт содержит 1 десятичный разряд (от 0 до 9). Комбинации битов от 1010 до 1111 не используются. Таким образом, 16-разрядное целое число может содержать десятичное число от 0 до 9999. Хотя такая форма хранения неэффективна, она устраняет необходимость преобразования десятичных входных данных в двоичные, а затем обратно в десятичные для вывода. Эти команды служат для выполнения арифметических действий над двоично-десятичными числами. Они широко используются в программах на языке COBOL.

Логические команды и команды сдвига манипулируют битами в слове или байте. Существует несколько комбинаций.

Следующие две группы связаны с проверкой, сравнением и осуществлением перехода в зависимости от полученного результата. Результаты проверки и сравнения хранятся в различных битах регистра EFLAGS. Символами ]хх обозначена группа команд, выполняющих условный переход в зависимости от результатов предыдущего сравнения (то есть в зависимости от битов в регистре EFLAGS).

В Pentium 4 есть несколько команд для загрузки, сохранения, перемещения, сравнения и сканирования символьных строк или слов. Перед этими командами может стоять специальный префиксный байт REP (repetition - повторение), который заставляет команду повторяться до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие (например, пока регистр ЕСХ, значение которого уменьшается на 1 после каждого повторения, не станет равным 0). Таким образом, различные действия (перемещение, сравнение и т. д.) могут производиться над произвольными блоками данных. Следующая группа команд управляет кодами условий.

В последнюю группу входят команды, которые не вошли ни в одну из предыдущих групп. Это команды перекодирования, управления, ввода-вывода и остановки процессора.

Команды Pentium 4 имеют ряд префиксов. Один из них (REP) мы уже упомянули. Префикс - это специальный байт, который может ставиться практически перед любой командой (подобно WIDE в IJVM). Как уже отмечалось, префикс REP заставляет команду, идущую за ним, повторяться до тех пор, пока регистр ЕСХ не примет значение 0. Префиксы REPZ и REPNZ заставляют команду выполняться снова и снова, пока код выполнения условия Z не примет значение 1 или 0 соответственно. Префикс LOCK резервирует шину для всей команды, чтобы можно было осуществлять межпроцессорную синхронизацию. Другие префиксы используются для того, чтобы команда работала в 16- или 32-разрядном формате. При этом меняется не только длина операндов, но и полностью переопределяются режимы адресации. Наконец, в Pentium 4 реализована сложная схема сегментации, в которой задействованы код, данные, стек и дополнительные сегменты (наследие 8088). Префиксы позволяют регламентировать применение тех или иных сегментов при обращении к памяти. К счастью, эта проблема для нас не слишком актуальна.