汇编语言通用数据处理指令——算术运算类指令

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通用数据处理指令——算术运算类指令

文章目录

• 通用数据处理指令——算术运算类指令
• • 一、状态标志
  • • 1.进位标志CF（Carry Flag）
    • 2.溢出标志OF（Overflow Flag）
    • 3.零标志ZF（Zero Flag）
    • 4.奇偶标志PF（Parity Flag）
    • 5.影响状态标志的指令
  • 二、算术运算类指令
  • • 1.加法指令ADD指令
    • 2.减法指令SUB指令
    • 3.ADC和SBB指令
    • 4.INC、DEC和NEG指令
    • • (1)增量指令INC（increment）
      • (2)减量指令DEC（decrement）
      • (3)求补指令NEG（negative）
    • 5.乘法指令
    • 6.除法指令
    • 7.零位扩展和符号扩展

一、状态标志

状态标志是处理器最基本的标志
►一方面：作为加减运算和逻辑运算的辅助结果
►另一方面：构成各种条件，实现程序分支

1.进位标志CF（Carry Flag）

• 当加减运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减 法）时，进位标志置1，即CF＝1；否则CF＝0

• 针对无符号整数，判断加减结果是否超出表达范围
  无符号整数的表达范围:

  N位	8位	16位	32位
  0～$2^N-1$	0～255	0～65535	$0～2^{32}-1$

2.溢出标志OF（Overflow Flag）

• 有符号数加减结果有溢出，则OF＝1；否则OF＝0

• 针对有符号整数，判断加减结果是否超出表达范围

  有符号整数（补码）的表达范围

  N位	8位	16位	32位
  $-2^N-1$～$2^N-1-1$	-128～127	-32768～32767	-$2^{31}$～$2^{31}-1$

进位和溢出的区别

• 进位标志反映无符号整数运算结果是否超出范围
  ►有进位，加上进位或借位后运算结果仍然正确
• 溢出标志反映有符号整数运算结果是否超出范围
  ►有溢出，运算结果已经不正确 处理器按照无符号整数求得结果
  ►设置进位标志CF
  ►设置溢出标志OF

3.零标志ZF（Zero Flag）

运算结果为0，则ZF＝1，否则ZF＝0

结果是0，ZF标志不是0 ！）

• 8位二进制数相加：结果不是0，ZF＝0

  00111010＋01111100＝10110110
  

• 8位二进制数相加：结果是0，ZF＝1

  10000100＋01111100＝100000000
  

4.奇偶标志PF（Parity Flag）

当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF＝1；否则PF＝0

仅最低8位“1”的个数

• 8位二进制数相加： “1”的个数为5个，PF＝0

  00111010＋01111100＝10110110
  

• 8位二进制数相加： “1”的个数为0个，PF＝1

  10000100＋01111100＝100000000
  

5.影响状态标志的指令

• 需要关注对标志影响的主要指令：
  加减运算指令、逻辑运算指令、移位指令等
• 只用于影响标志的特殊指令1：比较指令CMP
  ►进行减法运算
  ►用于判断两个数据大小、是否相等
• 只用于影响标志的特殊指令2：测试指令TEST
  ►进行逻辑与运算
  ►用于判断某位为0或为1等

二、算术运算类指令

1.加法指令ADD指令

• 加法指令 ADD
• 带进位加法指令 ADC
• 增量指令 INC

►除INC不影响进位标志CF外，其他指令按定义影响全部状态标志位 即，按照运算结果相应设置各个状态标志为0或为1

目的操作数加上源操作数，和送到目的操作数

ADD reg, imm/reg/mem

;reg←reg＋imm/reg/mem

ADD mem, imm/reg

;mem←mem＋imm/reg

• 大写字母转换为小写可以用ADD：

  确认是大写字母， 加20H为小写字母

  add al,20h ;20H＝'a' - 'A'
  

  20H＝’ '(空格字符)

2.减法指令SUB指令

• 减法指令 SUB
• 带借位减法指令 SBB
• 减量指令 DEC
• 求补指令 NEG

►除DEC不影响CF标志外
►其他按定义影响全部状态标志位

目的操作数减去源操作数，差送到目的操作数

SUB reg,imm/reg/mem

reg←reg－imm/reg/mem

SUB mem,imm/reg

mem←mem－imm/reg

• 小写字母转换为大写可以用SUB

  确认是小写字母， 减20H为大写字母

  sub al,20h ;20H＝'a' - 'A'
  

  20H＝’ '(空格字符)

3.ADC和SBB指令

ADC和SBB指令是带进（借）位的加法、减法指令，支持8、16和32位加法、减法运算。并按照8、16和32位相应影响状态标志，但PF标志只利用低8位结果。

• dest←dest ＋ src ＋CF

  ADC dest, src
  

• dest←dest – src – CF

  SBB dest, src
  

ADC和ADD、SBB和SUB相结合实现高精度数的加减法：

►先用ADD/SUB指令将两个操作数的低32位相加减
►再用ADC/SBB指令加减高位部分
►并将进位加到高位、或高位减去借位

4.INC、DEC和NEG指令

(1)增量指令INC（increment）

• 只有一个操作数：寄存器或存储单元

• 对操作数加1（增量）再将结果返回原处

  INC reg/mem ;加1：reg/mem←reg/mem＋1 
  

• 用于计数器和地址指针的调整
  ►不影响进位CF标志，影响其他状态标志位

inc ecx
inc dword ptr [ebx]
inc wvar
inc bl
inc word ptr [esi] 
inc wvar[edi]

(2)减量指令DEC（decrement）

• 只有一个操作数：寄存器或存储单元

• 对操作数减1（减量）再将结果返回原处

  DEC reg/mem ;减1：reg/mem←reg/mem－1 
  

• 用于计数器和地址指针的调整
  ►不影响进位CF标志，影响其他状态标志位

dec cx
dec byte ptr [ebx]
dec wvar
dec bl
dec word ptr [esi] 
dec wvar[edi]

(3)求补指令NEG（negative）

• 对操作数执行求补运算，即用零减去操作数

  NEG reg/mem ;reg/mem←0－reg/mem
  

• 对标志的影响与用零作减法的SUB指令一样

• 可用于对负数求补码或由补码求其绝对值

neg al
neg byte ptr [ebx]
neg wvar[esi]
neg ax
neg word ptr [ebx] 
neg wvar[edi]

5.乘法指令

• 基本的乘法指令MUL（multiplication）

  两数相乘、乘积倍长

  无符号数乘法指令

  MUL reg/mem
  

  有符号数乘法指令

  IMUL reg/mem
  

  ;8位乘法（r8/m8）

  AX＝AL×r8/m8
  

  ;16位乘法（r16/m16）

  DX.AX＝AX×r16/m16
  

  ;32位乘法（r32/m32）

  EDX.EAX＝EAX×r32/m32
  

• 乘积不倍长的乘法指令

  乘积不倍长，注意溢出 CF=OF=1，表示溢出

  双操作数乘法指令

  IMUL reg, reg/mem/imm
  

  3操作数乘法指令

  IMUL reg, reg/mem, imm
  

  16位乘法

  r16＝r16×r16/m16/i16/i8
  

  r16＝r16/m16×i16/i8
  

  32位乘法（r32/m32）

  r32＝r32×r32/m32/i32/i8
  

  r32＝r32/m32×i32/i8
  

6.除法指令

无符号数除法指令

DIV reg/mem

有符号数除法指令

IDIV reg/mem

8位除法（r8/m8）

AX÷r8/m8，

AL=商、AH=余数

16位除法（r16/m16）

DX.AX÷r16/m16，

AX=商、DX=余数

32位除法（r32/m32）

EDX.EAX÷r32/m32，

EAX=商、EDX=余数

除数为0，或者商超出表达范围，则发生除法溢出 发生除法溢出错误，将产生编号为0的内部中断（异常）

7.零位扩展和符号扩展

• 零位扩展（Zero Extension）
  对于无符号数，进行零位扩展
  ►前面加0实现位数扩展
  

• 符号扩展（Sign Extension）
  对于有符号数，进行符号扩展
  ►前面加符号位（最高位）实现位数扩展