CMP指令是由美国斯坦福大学提出的,英文名称是Chip multiprocessors,翻译成中文就是单芯片多处理器,也指多核心其思想是将大规模并行处理器中的SMP(对称多处理器)集成到同一芯片内,各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较, SMT处理器结构的灵活性比较突出。

中文名

CMP指令

外文名

Chip multiprocessors提出单位

全    称

CMP指令CMP

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但是,当半导体工艺进入0.18微米以后,线延时已经超过了门延迟,要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下,由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计,每个核都比较简单,有利于优化设计,因此更有发展前途。IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度。

在微型计算机的汇编语言中,CMP(compare)是其中一条指令,叫做比较指令。操作数之间运算比较,不保存结果。cmp指令执行后,将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。[1]

使用例子如:CMP ax, bx

CMP指令格式

CMP OPR1 , OPR2.

CMP指令执行操作

(OPR1)-(OPR2)

CMP指令功能

该指令与SUB指令一样执行减法的操作,但它并不保存运算结果,只是根据结果设置相关的条件标志位(SF、ZF、CF、OF)。CMP指令后往往跟着条件转移指令,实现根据比较的结果产生不同的程序分支的功能。

CMP指令指令算法

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cmp是比较指令, cmp的功能相当于减法指令,只是不保存结果。cmp指令执行后,将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。

比如:mov ax,8

mov bx,3

cmp ax,bx

执行后:ax=8,ZF=0,PF=1,SF=0,CF=0,OF=0.

通过cmp指令执行后,相关标志位的值就可以看出比较的结果。

cmp ax,bx的逻辑含义是比较ax,bx中的值。如果执行后:

ZF=1则AX=BX

ZF=0则AX!=BX

SF=1则AX

SF=0则AX>=BX

SF=0并ZF=0则AX>BX

SF=1或ZF=1则AX<=BX

CPU在执行cmp指令的时候,也包含两种含义:进行无符号运算和进行有符号数运算。

cmp ah,bh

如果ah=bh则ah-bh=0所以ZF=1

如果ah≠bh则ah-bh≠0所以ZF=0

所以我们根据cmp指令执行后ZF的值,就可以知道两个数据是否相等。如果ah

对于有符号数运算,在ah

ah=1,bh=2则ah-bh=0FFH,0FFH为-1的补码,因为结果为负,所以SF=1。

ah=0FEH,bx=OFFH;则ax-bx=-2-(-1)=OFFH,因为结果为负,所以SF=1。

再看两个例子:

ah=22H,bh=OAOH则ah-bh=34-(-96)=82H,82H是-126的补码。

所以SF=1。这里虽然SF=1,但是并不能说明ah-96

两个有符号数A和B相减,得到的是负数,那么可以肯定A

所得到的相应结果的正负,并不能说明,运算所应该得到的结果的正负。这是因为在运算的过程中可能发生溢出。如果这样的情况发生,那么SF的值就不能说明任何问题。比如

mov 22H,ah

mov 0A0H,bh

subbh,ah

结果SF=1运算实际得到的结果是ah=82H,但是在逻辑上,运算所应该得到的结果是34-(-96)=130就是因为130这个结果作为一个有符号Y数超出了-128~127这个范围,在ah中不能表示,而ah中的结果被CPU当作有符号数解释为-126。而SF被用来记录这个实际结果的正负所以SF=1

又比如

mov 0A0H,ah

mov 0CBH,bh

cmp bh,ah

结果SF=1,运算ah-bh实际得到的结果是D5H但是在逻辑上,运算所应该得到的结果是160- -53=213,(隐身人注:对于有符号数,方位是-128--127。所以这里正确是:(-96)-(-53)=-43,得到值为:0D5H,这里SF标志位指示并没错)SF记录实际结果的正负,所以SF=1。但SF=1不能说明在逻辑上运算所得到的正确结果。

但是逻辑上的结果的正负才是cmp指令所求的真正结果,因为我们就是要靠它得到两个操作对象的比较信息。所以cmp所做的比较结果,不是仅仅靠SF就能记录的,因为它只能记录实际结果的正负。

我们考虑下,两种结果之间的关系,实际结果的正负,和逻辑上真正结果的正负,它们之间有多大的距离呢?总上面的分析中我们知道,实际结果的正负,之所以不能说明逻辑上真正结果的正负,关键的原因在于发生了溢出。如果没有溢出发生的话,那么,实际结果的正负和逻辑上真正结果的正负就一致了。

所以我们应该在考察SF的同时考察OF就可以得知逻辑上真正结果的正负同时就可以知道斤毫秒度的结果。

下面我们以cmpah,bh为例总结一下CPU执行cmp指令后SF和PF的值的如何来说明比较的结果的:

1)如果SF=1而OF=0说明没有溢出逻辑上真正结果的正负=实际结果的正负,因实际结果为负所以逻辑上真正的结果为负则ah

2)如果SF=1而OF=1说明实际结果为负并且有溢出,则实际结果和真正结果不等,因SF=1实际结果为负。则:如果因为溢出导致了实际结果为负。那么逻辑上真正的结果必然为正。ah>bh

3)如果SF=0而OF=1说明实际结果为正并且有溢出,则实际结果和真正结果不等,因SF=0,实际结果非负。则:如果因为溢出导致了实际结果为正,那么逻辑上真正的结果必然为负。这样说明ah

4)如果SF=0而OF=0说明没有溢出,逻辑上真正结果的正负=实际结果的正负,因SF=0实际结果非负,所以逻辑上真正的结果非负,所以ah>=bh

CMP指令指令集

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IBM-PC汇编语言指令集

MOV

功能: 把源操作数送给目的操作数

语法: MOV 目的操作数,源操作数

格式: MOV r1,r2

MOV r,m

MOV m,r

MOV r,data

XCHG

功能: 交换两个操作数的数据

语法: XCHG

格式: XCHG r1,r2 XCHG m,r XCHG r,m

PUSH,POP

功能: 把操作数压入或取出堆栈

语法: PUSH操作数POP 操作数

格式: PUSH r PUSH M PUSH data POP r POP m

PUSHF,POPF,PUSHA,POPA

功能:堆栈指令群

格式: PUSHF POPF PUSHA POPA

LEA,LDS,LES

功能: 取地址至寄存器

语法: LEA r,m LDS r,m LES r,m

XLAT(XLATB)

语法: XLAT XLAT m

算数运算指令

ADD,ADC

功能: 加法指令

语法: ADD OP1,OP2 ADC OP1,OP2

格式: ADD r1,r2 ADD r,m ADD m,r ADD r,data

影响标志: C,P,A,Z,S,O

SUB,SBB

功能:减法指令

语法: SUB OP1,OP2 SBB OP1,OP2

格式: SUB r1,r2 SUB r,m SUB m,r SUB r,data SUB m,data

影响标志: C,P,A,Z,S,O

INC,DEC

功能: 把OP的值加一或减一

语法: INC OP DEC OP

格式: INC r/m DEC r/m

影响标志: P,A,Z,S,O

NEG

功能: 将OP的符号反相(取二进制补码)

语法: NEG OP

格式: NEG r/m

影响标志: C,P,A,Z,S,O

MUL,IMUL

功能: 乘法指令

语法: MUL OP IMUL OP

格式: MUL r/m IMUL r/m

影响标志: C,P,A,Z,S,O(仅IMUL会影响S标志)

DIV,IDIV

功能:除法指令

语法: DIV OP IDIV OP

格式: DIV r/m IDIV r/m

CBW,CWD

功能:有符号数扩展指令

语法: CBW CWD

AAA,AAS,AAM,AAD

功能: 非压BCD码运算调整指令

语法: AAA AAS AAM AAD

影响标志: A,C(AAA,AAS) S,Z,P(AAM,AAD)

DAA,DAS

功能:压缩BCD码调整指令

语法: DAA DAS

影响标志: C,P,A,Z,S

位运算指令集

AND,OR,XOR,NOT,TEST

功能: 执行BIT与BIT之间的逻辑运算

语法: AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m

影响标志: C,O,P,Z,S(其中C与O两个标志会被设为0) NOT指令不影响任何标志位

SHR,SHL,SAR,SAL

语法: SHR r/m,data/CL SHL r/m,data/CL SAR r/m,data/CL SAL r/m,data/CL

影响标志: C,P,Z,S,O

ROR,ROL,RCR,RCL

功能: 循环移位指令

语法: ROR r/m,data/CL ROL r/m,data/CL RCR r/m,data/CL RCL r/m,data/CL

影响标志: C,P,Z,S,O

CLC,STC,CMC

功能: 设定进位标志

语法: CLC STC CMC

标志位: C

CLD,STD

功能: 设定方向标志

语法: CLD STD

标志位: D

CLI,STI

功能: 设定中断标志

语法: CLI STI

标志位: I

CMP

功能: 比较OP1与OP2的值

语法: CMP r/m,r/m/data

标志位: C,P,A,Z,O

JMP

功能: 跳往指定地址执行

语法: JMP 地址

JXX

功能: 当特定条件成立则跳往指定地址执行

语法: JXX 地址

注:

A: ABOVE,当C=0,Z=0时成立

B: BELOW,当C=1时成立

C: CARRY,当弁时成立 CXZ: CX寄存器的值为0(ZERO)时成立

E: EQUAL,当Z=1时成立

G: GREATER(大于),当Z=0且S=0时成立

L: LESS(小于),当S不为零时成立

N: NOT(相反条件),需和其它符号配合使用

O: OVERFLOW,O=1时成立

P: PARITY,P=1时成立

PE: PARITY EVEN,P=1时成立

PO: PARITY ODD,P=0时成立

S: SIGN,S=1时成立

Z: ZERO,Z=1时成立

功能: 循环指令集

语法: LOOP 地址

LOOPE(Z)

地址 LOOPNE(Z) 地址

标志位: 无

CALL,RET

功能:子程序调用,返回指令

语法: CALL 地址 RET RET n

标志位: 无

INT,IRET

功能: 中断调用及返回指令

语法: INT n IRET

标志位: 在执行INT时,CPU会自动将标志寄存器的值入栈,在执行IRET时则会将堆栈中的标志值弹回寄存器

字符串操作指令集

MOVSB,MOVSW,MOVSD

功能: 字符串传送指令

语法: MOVSB MOVSW MOVSD

标志位: 无

CMPSB,CMPSW,CMPSD

功能: 字符串比较指令

语法: CMPSB CMPSW CMPSD

标志位: C,P,Z,S,O

SCASB,SCASW

功能: 字符串搜索指令

语法:SCASBSCASW

标志位: C,P,Z,S,O

LODSB,LODSW,STOSB,STOSW

功能: 字符串载入或存贮指令

语法:LODSBLODSWSTOSBSTOSW

标志位: 无

REP,REPE,REPNE

功能: 重复前缀指令集

语法: REP 指令S REPE 指令S REPNE 指令S

标志位: 依指令S而定

对于IBM PC机它有它的指令系统,其中包括:数据传送指令、串处理指令、算术指令、控制移动指令、逻辑指令、处理机控制指令。

这里将简单介绍其指令类型及指令说明,如有要求给具体的指令格式及应用,请与amay联系,amay加以更新。

1)数据传送指令:负责把数据、地址或立即数传送到寄存器或存储单元中。

数据传送指令类型指 令 说 明

通用数据传送指令 MOV(传送)、PUSH(进栈)、POP(出栈)、XCHG(交换)

累加器专用传送指令 IN(输入指令)、OUT(输入指令)

地址传送指令 LEA(有效地址送寄存器)、LDS(指针送寄存器和DS)、LES(指针送寄存器和ES)

标志寄存器传送指令LAHF(标志送AH)、SAHF(AH送标志寄存器)、PUSHF(标志进栈)、POPF(标志出栈)

2)算术指令:用来执行算术运算。

算术指令类型指 令 说 明

加法指令 ADD(加法)、ADC(带进位加法)、INC(加1)

减法指令 SUB(减法)、SBB(带借位减法)、DEC(减1)、NEG(求补)、CMP(比较)

乘法指令 MUL(无符号数乘法)、IMUL(带符号数乘法)

除法指令 DIV(无符号数除法)、IDIV(带符号数除法)、CBW(字节转换为字)、CWD(字转换为双字)

3)逻辑指令:对字或字节执行逻辑运算。

逻辑指令类型指 令 说 明

逻辑运算指令 AND(逻辑与)、OR(逻辑或)、NOT(逻辑非)、XOR(异或)、TEST(测试)

移动指令 SHL(逻辑左移)、SAL(算术左移)、SHR(逻辑右移)、SAR(算术右移)、ROL(循环左移)、ROR(循环右移)、RCL(带进位循环左移)、RCR(带进位右移)

4)串处理指令:处理存放存储器里的数据串。

串处理指令类型指 令 说 明

指 令 MOVS(串传送)、CMPS(串比较)、SCAS(串扫描)、LODS(从串取)、STOS(存入串)

5)控制转移指令:用来控制程序的执行流程。

控制转移指令类型指 令说 明

无条件转移指令 JMP(段间和段内转移)

条件转移指令 JZ(结果为0(或相等)则转移)、JS(结果为负则转移)、JNS(结果为正则转移)、JO(溢出则转移)、JNO(不溢出则转移)、JP(奇偶位为1则转移)、JNP(奇偶位为0则转移)

循环指令 LOOP(循环指令)、LOOPPZ/LOOPE(当为0或相等时循环指令)、LOOPNZ/LOOPNE(当不为0或不相等时循环指令)

子程序指令 CALL(调用指令)、RET(返回指令)

中断指令INT(中断)、INTO(如溢出则中断)、RIET(从中断返回)

6)处理机控制指令:

处理机控制指令类型指 令 说 明

标志处理指令 CLC(进位位置0指令)、CMC(进位位求反指令)、STC(进位位置为1指令)、CLD(方向标志置1指令)、STD(方向标志位置1指令)、CLI(中断标志置0指令)、STI(中断标志置1指令)

其他处理机控制指令 NOP(无操作)、HLT(停机)、WAIT(等待)、ESC(换码)

CMP指令指令详解

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语音

cmp(compare)指令进行比较两个操作数的大小

例:cmpoprd1,oprd2

为第一个操作减去第二个操作数,

但不影响第两个操作数的值

它影响flag的CF,ZF,OF,AF,PF

我们怎么判断大小呢?

若执行指令后

ZF=1 这个简单,则说明两个数相等,因为zero为1说明结果为0

当无符号时:

CF=1 则说明了有进位或借位,cmp是进行的减操作,故可以看出为借位,所以,此时oprd1

CF=0 则说明了无借位,但此时要注意ZF是否为0,若为0,则说明结果不为0,故此时oprd1>oprd2

当有符号时:

若SF=0,OF=0 则说明了此时的值为正数,没有溢出,可以直观的看出,oprd1>oprd2

若SF=1,OF=0 则说明了此时的值为负数,没有溢出,则为oprd1

若SF=0,OF=1 则说明了此时的值为正数,有溢出,可以看出oprd1

若SF=1,OF=1则说明了此时的值为负数,有溢出,可以看出oprd1>oprd2

最后两个可以作出这种判断的原因是,溢出的本质问题:

两数同为正,相加,值为负,则说明溢出

两数同为负,相加,值为正,则说明溢出

故有,正正得负则溢出,负负得正则溢出

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参考资料