Question

在英特尔架构IA32中，像movl，movw这样的指令不允许同时作为内存位置的操作数。例如，不允许使用指令movl（％eax），（％edx）。为什么呢？

Answer 1

答案是更全面地了解RAM。简单地说，RAM只能处于两种状态，即读模式或写模式。如果您希望将ram中的一个字节复制到另一个位置，则当您从读取切换为写入时，必须在RAM之外具有临时存储区域。

架构当然可以有这样的RAM到RAM指令，但它将是一个高级指令，在微码中将转换为将数据从RAM复制到寄存器然后再复制到RAM。或者，可以扩展RAM控制器以使这种临时寄存器仅用于此数据复制，但它不会为CPU /硬件交互的复杂性带来更多好处。 / p>

编辑：值得注意的是，混合内存多维数据集和高带宽内存等最近的进步是一种架构，其中RAM拓扑变得更像PCI-e，直接RAM到RAM传输现在可能，但这是由于技术的支持逻辑，而不是RAM本身。在CPU架构中，这将是一次大块RAM的形式，如DMA，而不是单个指令的形式，加上CPU缓存的行为类似于传统RAM，因此架构必须将其抽象为根据我原来的解释

EDIT2：根据@PeterCordes评论，我原来的理解并不完全正确;事实上，x86确实有一些内存到内存指令。它们不适用于大多数指令（例如movl和movw）的真正原因是保持指令编码复杂度低，但是他们可以实现它们。但是，我原来的答案中的基本思想是，在锁存器或寄存器形式的RAM之外存在临时存储位置是正确的，但是这就是为什么这些指令不存在的想法不是。即使是20世纪70年代的老式芯片，如6502和8086，也有内存到内存指令，您可以直接在RAM位置轻松执行INC等操作。这是通过将存储器提取直接锁存到ALU并再次返回存储器而不通过指令集使用的寄存器来实现的。

Answer 2

ia32是x86，x86是从intel 8086（iAPX 86）演变而来的。它是基于8位指令集的小巧便宜的芯片，没有＆＃34; mov＆＃34;有两个显式内存操作数。

维基百科的作者给出了关于8086的指令编码的解释：

由于受8位处理器启发的紧凑编码，大多数指令是单地址或双地址操作，这意味着结果存储在其中一个操作数中。最多一个操作数可以在内存中，但是这个内存操作数也可以是目标，而另一个操作数，即源，可以是寄存器或立即数。单个内存位置通常也可以用作源和目标，除其他因素外，还可以进一步提高与当时大多数8位机器相当的代码密度。（/通常优于）。

有一些具有存储器存储器指令的CISC（单个指令用于操作两个存储器操作数）。讲座https://www.cis.upenn.edu/~milom/cis501-Fall05/lectures/02_isa.pdf说VAX可以编码内存记忆指令：

DEC VAX（PDP-11的虚拟地址扩展）：1977


•可变长度指令：1-321字节!!!

•14个GPR + PC +堆栈指针+条件代码

•数据大小：8,16,32,64,128位，十进制，字符串
  所有数据大小的
•内存存储器指令

•特殊情节：crc，insque，polyf和数百个演员

这是VAX的OpenBSD memcpy源代码（指令集手册http://h20565.www2.hpe.com/hpsc/doc/public/display?docId=emr_na-c04623178）：

https://es.osdn.jp/projects/openbsd-octeon/scm/git/openbsd-octeon/blobs/master/src/sys/lib/libkern/arch/vax/memcpy.S

         movq    8(ap),r1        /* r1 = src, r2 = length */
         movl    4(ap),r3        /* r3 = dst */
... 
 1:      /* move forward */
         cmpl    r2,r0
         bgtru   3f              /* stupid movc3 limitation */
         movc3   r2,(r1),(r3)    /* move it all */

＆＃34; movc3＆＃34;这里的指令有两个存储器操作数，这些地址存储在寄存器中。

x86有几个＆＃34;字符串＆＃34;将执行内存操作的指令（* s，尤其是movs - http://x86.renejeschke.de/html/file_module_x86_id_203.html），但该指令将使用预定义的寄存器SI＆amp; DI作为地址（隐式操作数），两个存储器操作数仍然不能在x86中编码。

Answer 3

据我所知，作为该架构的一般规则，每条指令只允许一次内存访问。这是因为每条指令处理两次内存访问会使处理器的执行流程复杂化。

Answer 4

RAM支持输入和输出，但不支持复制。因此，内存到内存的移动实际上是内存到CPU到内存的移动。理论上可以实现这样的指令，但可能不是因为它不太实用。

以下是实施此类指令需要考虑的一些事项：

我们使用什么临时存储位置？注册？
如果我们使用一个寄存器，我们会劫持哪一个？

不提供此类指令会将上述问题留给程序员。

为什么IA32不允许内存到内存mov？

4 个答案: