指令操作码

本节介绍指令系统中不同操作码的具体细节,作为指令格式一节的参考。

数据传输指令

MOV

MOV 指令。将第二个操作数(寄存器的内容、内存中的内容或常数值)复制到第一个操作数(寄存器或内存)。

其语法如下,注意第一个操作数不能是立即数:

mov <reg>, <reg>   ; 复制寄存器值
mov <reg>, <mem>   ; 从内存加载数据到寄存器
mov <mem>, <reg>   ; 把寄存器值存入内存
mov <reg>, <con>   ; 立即数赋值给寄存器
mov <mem>, <con>   ; 立即数赋值给内存

示例:

mov eax, ebx       ; 把 ebx 复制到 eax
mov eax, [var]     ; 把变量 var 的值存入 eax
mov [var], eax     ; 把 eax 的值存入变量 var
mov ecx, 100       ; 将 100 赋值给 ecx
mov byte ptr [var], 5  ; 只修改 var 指向的 1 字节

PUSHPOP

PUSH 将数据压入堆栈,POP 则从堆栈取出数据。

堆栈 指的是程序的运行栈,从高地址向低地址增长。 PUSH 指令将数据压入栈顶,POP 指令从栈顶取出数据,并存入寄存器或者内存单元。

语法:

push <reg>    ; 将寄存器值压入堆栈
push <mem>    ; 将内存值压入堆栈
push <con>    ; 将立即数压入堆栈

pop <reg>     ; 从堆栈弹出值存入寄存器
pop <mem>     ; 从堆栈弹出值存入内存

示例:

push eax      ; 将 eax 压入栈
push 10       ; 将 10 压入栈
pop ebx       ; 弹出栈顶的值存入 ebx

算术和逻辑运算指令

ADDSUB

加法和减法运算,结果存入第一个操作数。

示例:

add eax, ebx  ; eax = eax + ebx
sub eax, 10   ; eax = eax - 10

MULDIV

无符号乘法和除法运算,MUL 默认用 EAX 作为被乘数,结果存放在 EDX:EAX 中。

示例:

mov eax, 5
mov ebx, 3
mul ebx       ; EAX = 5 * 3

ANDORXORNOT

位运算操作,AND 是与操作,OR 是或操作,XOR 是异或操作,NOT 是非操作。

示例:

and eax, 0xF0  ; 只保留 eax 的高 4 位
or eax, 0x0F   ; 低 4 位置 1
xor eax, eax   ; eax 清零
not eax        ; 取反 eax

INCDEC

递增和递减,等同于 ADD 1SUB 1

示例:

inc eax  ; eax = eax + 1
dec ebx  ; ebx = ebx - 1

CMP

比较两个值,结果影响标志位(ZF、SF、CF)。

CMP 常常与 JXX 混合使用,从而实现条件跳转。

示例:

cmp eax, ebx
je equal_label   ; 如果 eax == ebx,跳转到 equal_label

控制转移指令

JMP

无条件跳转到某个标签(label)。

标签是一个可识别的标识符,标签通常是一个有意义的名字,后跟一个冒号,用于标记程序中的某个位置或地址。

示例:

jmp label

Jxx 条件跳转指令

CMP 指令后尝尝跟一个条件跳转指令,条件跳转指令会检查标志寄存器(FLAGS)的标志,从而决定是否跳转到某个标签(条件成立时),如果选择不跳转的话,则继续向后执行。

指令全称跳转条件
JE/JZjump equal/zero(相等/零)ZF=1
JNE/JNZnot equal/zero(不等/非零)ZF=0
JG(大于)greater (大于)ZF=0 且 SF=OF
JL(小于)less(小于)SF≠OF
JGE(大于等于)greater equal(大于等于)SF=OF
JLE(小于等于)less equal(小于等于)ZF=1 或 SF≠OF

示例:

cmp eax, ebx
je equal_label
jl less_label

CALLRET

调用子程序和返回。

CALL 指令用于调用子程序,涉及以下步骤:

  • 保存返回地址:将当前指令的下一个地址(即返回地址)压入栈中,这样子程序返回时才知道从哪一条指令继续执行。
  • 跳转到子程序:将程序计数器设置为子程序的入口地址,开始执行子程序的代码。

RET 指令用于从子程序返回到调用函数,涉及以下步骤:

  • 从栈中弹出返回地址:从栈顶弹出一个值,并将这个值作为返回地址。这是之前 CALL 指令压入栈的地址。
  • 跳转到返回地址:将程序计数器设置为返回地址,继续执行从调用子程序的指令的下一条指令。

示例:

call subroutine
...
subroutine:
    ; 执行一些操作
    ret

陷阱指令

陷阱指令(Trap Instruction)是一种特殊的指令,用于从用户模式切换到内核模式,以便执行特权操作,例如操作系统的系统调用等。

陷阱指令与中断类似,但通常是由程序主动发起的,而不是由硬件事件触发的。

INT

INT 指令用于产生一个软件中断,它后面跟着一个中断向量号(通常是一个字节大小的立即数),用于指定要调用的中断或服务例程。

系统通过中断向量号去中断向量表中查找中断服务程序并执行。

示例:

mov eax, 1   ; 系统调用:exit
mov ebx, 0   ; 退出代码
int 0x80     ; 触发中断

协处理器指令

CLISTI

CLISTI 用于控制 CPU 的中断响应能力。具体来说,这两条指令用于修改处理器的中断标志(IF,Interrupt Flag),从而控制外部硬件中断的使能和禁止。

中断标志 (IF) 状态寄存器中的一个标志位。如果 IF 位被设置(即为 1),处理器将响应外部硬件中断。如果 IF 位被清除(即为 0),处理器将忽略外部硬件中断请求。

  • CLI:清除中断标志位,将 IF 位设置为 0,从而禁止处理器响应外部硬件中断。
  • STI:设置中断标志位,将 IF 位设置为 1,从而允许处理器响应外部硬件中断。

示例:

cli   ; 关闭中断
sti   ; 开启中断

输入/输出指令

INOUT

INOUT 指令用于处理与外部设备的输入/输出(I/O)操作。这些指令让 CPU 可以直接与硬件端口通信,从而读取或发送数据。I/O 端口是设备与 CPU 进行通信的一种方式,每个设备通常分配有一组特定的 I/O 端口。

  • IN:从指定的 I/O 端口读取数据到寄存器。通过 IN 指令,可以从硬件设备读取状态信息或数据。
  • OUT:将寄存器中的数据写入到指定的 I/O 端口。通过 OUT 指令,CPU 可以向设备发送控制命令或数据。

示例:

in al, 0x60   ; 从端口 0x60 读取数据
out 0x60, al  ; 将 al 的值输出到端口 0x60

字符串操作指令

字符串操作指令基本不考察,这里简单了解即可。

MOVS

复制字符串(ES:EDIDS:ESI)。

示例:

movs byte ptr es:[edi], byte ptr ds:[esi]  ; 复制 1 字节
movs dword ptr es:[edi], dword ptr ds:[esi]  ; 复制 4 字节

LODS

DS:ESI 加载数据到 AL/AX/EAX

示例:

lodsb  ; 读取 1 字节
lodsd  ; 读取 4 字节

STOS

AL/AX/EAX 存储到 ES:EDI

示例:

stosb  ; 存储 1 字节
stosd  ; 存储 4 字节

CMPS

比较两个字符串。

示例:

cmpsb  ; 比较字节
cmpsd  ; 比较 4 字节

总结

指令类别说明
MOV数据传输
PUSH/POP堆栈操作
ADD/SUB加减运算
MUL/DIV乘除运算
AND/OR/XOR/NOT逻辑运算
CMP比较
JMP无条件跳转
Jxx条件跳转
CALL/RET子程序调用
IN/OUT输入/输出
MOVS/LODS/STOS字符串操作
INT触发中断
CLI/STI控制中断