시스템프로그래밍 <명령어>

내가 직접 다이렉트로 CPU에게 일을 시켜보려면? -----------------------------------------------------------------

1. 프로그래머가 직접 CPU의 시스템을 디자인해야 한다.

2. 프로그래머가 CPU를 디자인한다는 것은 CPU의 구성요소 중에서 레지스터와 매우 밀접한 관계가 있다.

2-1. 레지스터를 몇비트로 구성할 것인가?

2-2. 몇개 정도로 레지스터를 구성할 것인가?

2-3. 레지스터를 무슨 용도로 사용할 것인가?

여기에서는 레지스터를 R0부터 R7까지 사용한다고 생각하고 시작해 보겠습니다.

결론은 CPU에게 어떠한 일을 시킬수 있는 명령어를 만들어야 한다.

명령어는 모두 2진수로 이루어진다 ------------------------------------------------------------------------------

CPU에 명령을 하기위해서는 덧셈 뺄셈등도 2진수로 정의해야 합니다.

001 덧셈 ADD

010 뺄셈 SUB

011 곱셈 MUL

100 나눗셈 DIV

 그리고 이런식으로 되는거죠

명  령  어	설                                               명
Data Transfer
MOV	Move	데이터 이동 (전송)
PUSH	Push	오퍼랜드의 내용을 스택에 쌓는다
POP	Pop	스택으로부터 값을 뽑아낸다.
XCHG	Exchange Register/memory with Register	첫 번째 오퍼랜드와 두 번째 오퍼랜드 교환
IN	Input from AL/AX to Fixed port	오퍼랜드로 지시된 포트로부터 AX에 데이터 입력
OUT	Output from AL/AX to Fixed port	오퍼랜드가 지시한 포트로 AX의 데이터 출력
XLAT	Translate byte to AL	BX:AL이 지시한 데이블의 내용을 AL로 로드
LEA	Load Effective Address to Register	메모리의 오프셋값을 레지스터로 로드
LDS	Load Pointer to DS	REG←(MEM), DS←(MEM+2)
LES	Load Pointer ti ES	REG←(MEM), ES←(MEM+2)
LAHF	Load AH with Flags	플래그의 내용을 AH의 특정 비트로 로드
SAHF	Store AH into Flags	AH의 특정 비트가 플래그 레지스터로 전송
PUSHF	Push Flags	플래그 레지스터의 내용을 스택에 쌓음
POPF	Pop Flags	스택으로부터 플래그 레지스터로 뽑음
Arithmetic
ADD	Add	캐리를 포함하지 않은 덧셈
SBB	Subtract with Borrow	캐리를 포함한 뺄셈
DEC	Decrement	오퍼랜드 내용을 1 감소
NEG	Change Sign	오퍼랜드의 2의 보수, 즉 부호 반전
CMP	Compare	두 개의 오퍼랜드를 비교한다
ADC	Add with Carry	캐리를 포함한 덧셈
INC	Increment	오퍼랜드 내용을 1 증가
AAA	ASCII adjust for Add	덧셈 결과 AL값을 UNPACK 10진수로 보정
DAA	Decimal adjust for Add	덧셈 결과의 AL값을 PACK 10진수로 보정
SUB	Subtract	캐리를 포함하지 않은 뺄셈
AAS	ASCII adjust for Subtract	뺄셈 결과 AL값을 UNPACK 10진수로 보정
DAS	Decimal adjust for Subtract	뺄셈 결과의 AL값을 PACK 10진수로 보정
MUL	Multiply (Unsigned)	AX와 오퍼랜드를 곱셈하여 결과를 AX 또는 DX:AX에 저장
IMUL	Integer Multiply (Signed)	부호화된 곱셈
AAM	ASCII adjust for Multiply	곱셈 결과 AX값을 UNPACK 10진수로 보정
DIV	Divide (Unsigned)	AX 또는 DX:AX 내용을 오퍼랜드로 나눔. 몫은 AL, AX 나머지는 AH, DX로 저장
IDIV	Integer Divide (Signed)	부호화된 나눗셈
AAD	ASCII adjust for Divide	나눗셈 결과 AX값을 UNPACK 10진수로 보정
CBW	Convert byte to word	AL의 바이트 데이터를 부호 비트를 포함하여 AX 워드로 확장
CWD	Convert word to double word	AX의 워드 데이터를 부호를 포함하여 DX:AX의 더블 워드로 변환
Logic
NOT	Invert	오퍼랜드의 1의 보수, 즉 비트 반전
SHL/SAL	Shift logical / arithmetic Left	왼쪽으로 오퍼랜드만큼 자리 이동 (최하위 비트는 0)
SHR	Shift logical Right	오른쪽으로 오퍼랜드만큼 자리 이동 (최상위 비트 0)
SAR	Shift arithmetic Right	오른쪽 자리이동, 최상위 비트는 유지
ROL	Rotate Left	왼쪽으로 오퍼랜드만큼 회전 이동
ROR	Rotate Right	오른쪽으로 오퍼랜드만큼 회전 이동
RCL	Rotate through Carry Left	캐리를 포함하여 왼쪽으로 오퍼랜드만큼 회전 이동
RCR	Rotate through Carry Right	캐리를 포함하여 오른쪽으로 오퍼랜드만큼 회전 이동
AND	And	논리 AND
TEST	And function to Flags, no result	첫 번째 오퍼랜드와 두 번째 오퍼랜드를 AND하여 그 결과로 플래그 세트
OR	Or	논리 OR
XOR	Exclusive Or	배타 논리 합 (OR)
String Manipulation
REP	Repeat	REP 뒤에 오는 스트링 명령을 CX가 0이 될 때까지 반복
MOVS	Move String	DS:SI가 지시한 메모리 데이터를 ES:DI가지시한 메모리로 전송
CMPS	Compare String	DS:SI와 ES:DI의 내용을 비교하고 결과에 따라 플래그 설정
SCAS	Scan String	AL 또는 AX와 ES:DI가 지시한 메모리 내용 비교하고 결과에 따라 플래그 설정
LODS	Load String	SI 내용을 AL 또는 AX로 로드
STOS	Store String	AL 또는 AX를 ES:DI가 지시하는 메모리에 저장
Control Transfer
CALL	Call	프로시저 호출
JMP	Unconditional Jump	무조건 분기
RET	Return from CALL	CALL로 스택에 PUSH된 주소로 복귀
JE/JZ	Jump on Equal / Zero	결과가 0이면 분기
JL/JNGE	Jump on Less / not Greater or Equal	결과가 작으면 분기 (부호화된 수)
JB/JNAE	Jump on Below / not Above or Equal	결과가 작으면 분기 (부호화 안 된 수)
JBE/JNA	Jump on Below or Equal / not Above	결과가 작거나 같으면 분기 (부호화 안 된 수)
JP/JPE	Jump on Parity / Parity Even	패리티 플레그가 1이면 분기
JO	Jump on Overflow	오버플로가 발생하면 분기
JS	Jump on Sign	부호 플레그가 1이면 분기
JNE/JNZ	Jump on not Equal / not Zero	결과가 0이 아니면 분기
JNL/JGE	Jump on not Less / Greater or Equal	결과가 크거나 같으면 분기 (부호화된 수)
JNLE/JG	Jump on not Less or Equal / Greater	결과가 크면 분기 (부호화된 수)
JNB/JAE	Jump on not Below / Above or Equal	결과가 크거나 같으면 분기 (부호화 안 된 수)
JNBE/JA	Jump on not Below or Equal / Above	결과가 크면 분기 (부호화 안 된 수)
JNP/JPO	Jump on not Parity / Parity odd	패리티 플레그가 0이면 분기
JNO	Jump on not Overflow	오버플로우가 아닌 경우 분기
JNS	Jump on not Sign	부호 플레그가 0이면 분기
LOOP	Loop CX times	CX를 1감소하면서 0이 될 때까지 지정된 라벨로 분기
LOOPZ/LOOPE	Loop while Zero / Equal	제로 플레그가 1이고 CX≠0이면 지정된 라벨로 분기
LOOPNZ/LOOPNE	Loop while not Zero / not Equal	제로 플레그가 0이고 CX≠0이면 지정된 라벨로 분기
JCXZ	Jump on CX Zero	CX가 0이면 분기
INT	Interrupt	인터럽트 실행
INTO	Interrupt on Overflow	오버플로우가 발생하면 인터럽트 실행
IRET	Interrupt Return	인터럽트 복귀 (리턴)
Processor Control
CLC	Clear Carry	캐리 플레그 클리어
CMC	Complement Carry	캐리 플레그를 반전
CLD	Clear Direction	디렉션 플레그를 클리어
CLI	Clear Interrupt	인터럽트 플레그를 클리어
HLT	Halt	정지
LOCK	Bus Lock prefix
STC	Set Carry	캐리 플레그 셋
NOP	No operation
STD	Set Direction	디렉션 플레그 셋
STI	Set Interrupt	인터럽트 인에이블 플레그 셋
WAIT	Wait	프로세서를 일지 정지 상태로 한다
ESC	Escape to External device	이스케이프 명령

 

8086 지시어

 

지시어	내                                  용	형                                  식
SEGMENT - END	어셈블리 프로그램은 한 개 이상의 세그먼트들로 구성된다. SEGMENT 지시어는 하나의 세그먼트를 정의한다.	segname SEGMENT ; 세그먼트 시작 ⋮ ; 세그먼트 내용 segname ENDS ; 세그먼트 끝
PROC - ENDP	매크로 어셈블리에서는 프로그램의 실행 부분을 모듈로 작성할 수 있다. 이 모듈을 프로시저(Procedure)라 부르며, PROC 지시어가 이를 정의한다.	procname PROC ; 프로시저의 시작 ⋮ ; 프로시저의 내용 procname ENDP ; 프로시저의 끝
ASSUME	어셈블러에게 세그먼트 레지스터와 사용자가 작성한 세그먼트의 이름을 연결시킨다.	ASSUME SS:stack_segname, DS:data_segname, CS:code_segname, ES:extra_segname
END	전제 프로그램의 끝을 나타냄	END
데이터 정의 지시어 : 프로그램에서 데이터를 저장할 기억 장소를 정의, 초기값 부여
DB	Define Byte	name DB 초기값
DW	Define Word	name DW 초기값
DD	Define Double Word	name DD 초기값
DQ	Define Quad Word	name DQ 초기값
DT	Define Ten Bytes	name DT 초기값
EQU	변수 이름에 데이터값이나 문자열 정의	name EQU 데이터값/문자열
=	EQU와 달리 정의된 값을 변경 가능
EVEN	어셈블리시 이 지시어가 사용되는 곳의 주소가 짝수로 되도록 함
PAGE	어셈블리 리스트의 형식을 결정	PAGE [length][,width]
TITLE	어셈블리 리스트의 각 페이지에 제목 출력	TITLE text

결과건 과정이건 결국에는 어딘가에 저장되어야 한다. --------------------------------------------------------------

R0부터 R7까지 명령어가 있다면 결국 그녀석들도 데이터가 됩니다. 어딘가에 저장되어야 하는데 결국 레지스터입니다.

R0 000

R1 001

R2 010

R3 011

R4 100

R5 101

R6 110

R7 111

이런식으로 레지스터를 표현합니다.

이를 조합해보면 

ADD R2 R1 7식으로 표현이 됩니다. 풀어보자면

   ADD    R2    R3   0111

    001    010   011   111

  더해라 R2에 R3과  7을 더한 결과를 저장해라

  식으로 표현이 됩니다.

RISC CISC. ----------------------------------------------------------------------------------------------

CPU의 명령어 체계는 

복잡하지만 다양한 명령을 내릴수 있는 CISC구조

RISC 짧고 규격화된 길이를 가진 명령어를 빠르게 처리하게 만들어진 RISC구조가 존재합니다.

RISC 구조는 짧고 자주쓰이는 명령어를 규격화시켜서 사용하기 때문에 한 클럭당 2개 이상의 명령어를 동시 처리가 가능하다고 합니다.

LOAD STORE명령어 ------------------------------------------------------------------------------------------

LOAD : 레지스터와 메인메모리 사이에서 데이터를 전송할 수 있는 명령어중 메인메모리에서 레지스터로 데이터를 옮기는 명령어.

STORE : LOAD와 반대로 레지스터에서 메인메모리로 데이터를 옮기는 명령어.

DIRECT INDIRECT명령어 -------------------------------------------------------------------------------------

LOAD나 STORE명령어는 주소값을 써넣을수 있는 공간이 적어 메인메모리의 모든 공간을 다 지정할수가 없습니다.(말그대로 물리적인 한계)

그래서 DIRECT는 말그대로 레지스터에서 가리킬수 있는 주소공간을 그대로 지정하는 방식이고

INDIRECT모드는 그에 한단계를 더했다고 보면 됩니다. 레지스터에 쓰여져있는 주소에 저장된 주소값을 통해서 LOAD STORE명령을 수행하는 방식입니다. (즉 메모리 공간이 주소를 저장하고 그 값을 참조해서 다른 메모리의 값을 참조하게 됩니다.)