前一篇文章分析了指令系统（ISA）的设计方法，这里以IA-32指令系统为例进行分析
前文链接：计算机组成原理（4.1）—— 指令系统设计

文章目录

一、IA-32架构基础
二、操作数类型和表示方式
- 1. 操作数类型
- 2. 操作数表示方式
三、指令格式
- 1. 前缀段
- 2. 指令段
四、寻址方式
- 1. 操作数的来源
- 2. 指令中必须给出的信息
- 3. 寻址方式
- 4. 寻址过程
- 5. 示例
五、MMX指令技术

一、IA-32架构基础

泛指：基于英特尔IA-32架构的32位微处理器
特点：向下兼容
并行化程度：流水线
处理器位数：32
三种工作方式：
1. 保护方式（包含一种子工作方式：虚拟8086方式）
2. 实地址方式
3. 系统管理方式
指令集类型：CISC（IA-32是CISC类型的指令集的典型代表）
寄存器配置
1. 8个32位通用寄存器：
  - 用于存储数据、参与算数逻辑运算、给出存储单元地址
  - 变长寄存器：可以用作32位寄存器，也可拆为16位和8位寄存器使用
  - 详见：IA-32汇编语言笔记（2）—— IA32处理器及其寄存器
2. 6个段寄存器
  - 段寄存器存放着当前使用的逻辑地址中的段号（实模式下是段值；保护模式下是段选择子），用于获得段起始地址
  - 利用段寄存器存储段起始地址，就好像在连续的内存地址空间中打了几个标签，这样我们就可以把内存划分为若干逻辑段，可以实现代码和数据的隔离，也有利于实现程序的重定位。
  - 任一个段起始地址加上段内偏移量（有效地址），都可以访问到整个内存空间。因此各个逻辑段之间可以有重叠；甚至可以所有段寄存器都写成一样的值，不进行分段（整个内存为一个段），这样写起程序来更方便
  - 我个人认为，段寄存器的存在就是为了方便程序员写程序，因为其实只要有一个寄存器存段号就可以实现访存，更多的段寄存器只是为了在逻辑上进行一些划分。
  - 段寄存这部分涉及到IA-32架构下的寻址的具体物理过程，后面再具体总结
  - 可以参考我以前的两篇文章：
    - IA-32汇编语言笔记（4）—— 段寄存器 & 寻址方式
    - 我理解的物理地址、虚拟地址、逻辑地址
3. 1个标志寄存器
  - 标志寄存器是IA-32和MIPS的一大区别，上一篇文章已经说明过：计算机组成原理（4.1）—— 指令系统设计
  - 还可参考：IA-32汇编语言笔记（3）—— 简单传送、加减指令 & 标志寄存器

二、操作数类型和表示方式

1. 操作数类型

2. 操作数表示方式

三、指令格式

指令字长度：变长指令字，长1~15字节
操作码长度：变长操作码编码，长1~2字节
一条指令由两部分组成：前缀段+指令段，其中前缀段可以没有

1. 前缀段

前缀段位于指令操作码（指令段）之前，但不是每条指令都有
前缀段格式
四种前缀类型

2. 指令段

指令段：指出操作类型、给出操作数或操作数地址
指令段格式：
各字段说明

四、寻址方式

1. 操作数的来源

2. 指令中必须给出的信息

3. 寻址方式

IA-32寻址方式
对比上篇文章计算机组成原理（4.1）—— 指令系统设计中给出的一般设计规则，IA-32中除了立即寻址、寄存器寻址等，提供了很丰富的偏移寻址方式
存储单元的有效地址（即段内偏移地址）可以由三部分内容相加构成（可省去任意两部分）
1. 一个32位基地址寄存器
2. 一个可乘上比例因子1/2/4/8的32位变址寄存器
3. 一个8/16/32位位移量

这印证了上篇文章指出的：一般RISC机器不提供自动变址寻址，并将变址和基址寻址统一成一种 “偏移寻址方式”
详见：IA-32汇编语言笔记（4）—— 段寄存器 & 寻址方式

4. 寻址过程

实方式下的寻址过程
保护方式寻址过程

5. 示例

现在要存储如下操作数

int x；
float a[100];
short b[4][4];
char c;
double d[10];

内存中存储情况
各个变量使用的寻址方式

五、MMX指令技术

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