为什么 mov 指令直接使用 ax 而不是两个段寄存器？答案

【问题标题】：Why does the mov instruction have use ax instead of two segment registers directly?为什么 mov 指令直接使用 ax 而不是两个段寄存器？
【发布时间】：2010-10-30 00:13:46
【问题描述】：

我看到如下代码：

mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax

为什么我不能把它压缩成：

mov ds, cs
mov es, cs

自从使用累加器寄存器以来，第一种方法是否更快？但这似乎并不直观，因为 cs 和 ds 是段寄存器。还是有一些我不知道的限制？

顺便说一句，我正在使用 nasm。

【问题讨论】：

标签： assembly x86 nasm accumulator addressing-mode

【解决方案1】：

你不能将段寄存器移动到段寄存器——没有指令。

【讨论】：

当我第一次看到你的回复时我不相信你，但是在 NASM 的文档中，果然没有 mov reg_dseg, reg_cseg 指令。
这不是原因，而是结果。
什么？我不明白尼尔的意思。
问问自己为什么 x86 没有这些特定的说明。
@Neil - 实际上这是“为什么书籍作者不使用 mov ds,cs？”的答案。更具体地说，他的问题是“有一些我不知道的限制吗？”然而，下一个自然的问题将是“wtf，为什么不呢？”所以你的回答在那里很有帮助。

【解决方案2】：

处理器中用于所有指令的微码只有这么多空间。因此，对于很少使用的操作湖更改段寄存器，通常首选一条通用指令而不是几条专用指令。此外，对于某些处理器，指令的数量绝对受架构的限制——例如，最初的 8080 处理器被限制为 256 条指令，因为它们都必须将操作码编码在一个字节中。

【讨论】：

机器码中的编码空间也是8086的一个问题。想必他们想为以后的扩展留出空间。除了微码空间之外，解码器硬件也很复杂，以支持解码更多不同的操作码。（除非 8086 解码本身是由微码完成的？IDK）。但是，是的，为一条很少使用的指令花费一个操作码（当它被使用时）只节省 1 条 2 字节指令，而替代方案是不值得的。

【解决方案3】：

查看Intel Manual Volume 2 Instruction Set Reference - 325383-056US September 2015“MOV 移动”列“指令”。

寄存器的唯一 16 位 mov 编码为：

mov r/m16, Sreg

以及《3.1.1.3 操作码汇总表中的指令列》解释：

r/m16 — 用于指令的字通用寄存器或内存操作数，其操作数大小属性为 16 位。通用寄存器一词有：AX、CX、DX、BX、SP、BP、SI、DI。
Sreg — 段寄存器。

因此mov ds, cs 不可编码，因为没有mov Sreg, Sreg 版本。

【讨论】：

【解决方案4】：

实际上阻止这些操作的不是汇编语言，而是底层机器语言。

虽然汇编由易于阅读的单词或助记符组成，但它们实际上非常直接地表示机器代码的 1 和 0。在 x86 CPU 上，每条指令通常由一系列字节组成，其中各个字节甚至是字节中的位都有意义。某些位代表指令，其他位代表addressing mode。在诸如您的示例之类的寄存器寻址模式中，一些位表示将哪些特定寄存器用作mov 指令的源和目标。

现在，x86 系列处理器可以追溯到 1970 年代，当时 CPU 架构更简单。在那些日子里，accumulator 的概念非常重要——ax 是 16 位 x86 累加器。所有计算都在此寄存器中建立或“累积”，因此可用于所有指令。其他通用寄存器的使用范围更有限。

因为指令是基于字节的，您希望尽可能少的字节来表示一条指令，以保持指令解码的快速。为了使指令尽可能短，累加器的使用成为中心。

在摩托罗拉 680x0 等更现代的 CPU 上，更多通用寄存器具有更多以前属于累加器领域的功能。在 RISC CPU 上，所有寄存器都像累加器一样灵活。我听说在 64 位模式下，当前的 x86/amd64 指令集现在受到的限制要少得多。

【讨论】：

直到 x86_64 才能像这样使用寄存器。由于 32 位 x86，大多数寄存器或多或少都可以用作通用寄存器
看来我没有意识到问题是关于段寄存器和累加器的。我从来没有进入过 x86 程序集，因为内存的工作方式很糟糕，但是后来使用了段寄存器和其他东西。我相信现在有了一个很好的平面内存模型，工作起来会更好。
虽然 x86 汇编我也不怎么做。但是在 x86 上仍然有段指令。 x86 的地址空间不平坦
比这更复杂。几代人都添加了各种模式，各种操作系统并不总是使用当时最强大的可用模式。 x86 CPU 为向后兼容保留了大量内容。如今，在现代操作系统上，您无需担心分段。这就是我所说的“平面内存模型”。我不知道这些天段寄存器使用了多少，或者它们是否有必要，或者它们现在是否只是保留旧名称的通用寄存器......
你的第一段很扎实，但其余的很粗略。 mov r/m, Sreg and mov Sreg, r/m 可以使用任何 GP 整数寄存器或寻址模式作为非 Sreg 操作数。它们不仅限于 AX。一般来说，即使是 8086 也可以使用与 add ax, cx 相同的操作码来执行 add bx, cx 之类的操作，只是在对操作数进行编码的 ModRM 字节中的不同目的地。 x86 不是累加器机器。 AX 对于 8086 上的某些操作是特殊的，但不是最基本的 ALU 东西。（与 8080 不同，A 更特别）。 386 让 AX 变得不那么特别了