Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Регистр флагов

В микропроцессорах Intel 8086 имеет название FLAGS и является 16-разрядным. Расширенные регистры EFLAGS и RFLAGS, введённые в архитектурах IA-32 и x86-64, являются 32-битными и 64-битными соответственно. Расширенные регистры сохраняют обратную совместимость.

Регистр флагов содержит группу флагов состояния, управляющий флаг и группу системных флагов:

Значение некоторых флагов в регистре флагов можно изменять напрямую, с помощью специальных инструкций, но нет инструкций, которые позволяют обратиться к регистру флагов как к обычному регистру. Однако, можно сохранять регистр флагов в стек или регистр AX и восстанавливать регистр флагов из них с помощью инструкций LAHF, SAHF, PUSHF, PUSHFD, POPF и POPFD.

При приостановке задачи, процессор автоматически сохраняет значение флага регистров в TSS, при активизации новой задачи процессор загружает регистр флагов из TSS новой задачи.

Когда активизируется обработчик прерывания или обработчик исключительной ситуации, процессор автоматически сохраняет значение флага регистров в текущем стеке.

Флаги состояния

Флаги состояния отражают результат выполнения арифметических инструкций, таких как ADD, SUB, MUL, DIV.

• CF — устанавливается при переносе из/заёме в старший значащий бит результата и показывает наличие переполнения в беззнаковой целочисленной арифметике. Также используется в длинной арифметике.

• PF — устанавливается, если младший значащий байт результата содержит чётное число единичных битов. Изначально этот флаг был ориентирован на использование в коммуникационных программах: при передаче данных по линиям связи для контроля мог также передаваться бит чётности и инструкции для проверки флага чётности облегчали проверку целостности данных.

• AF — устанавливается при переносе из/заёме из бита 3 результата. Этот флаг ориентирован на использование в двоично-десятичной арифметике.

• ZF — устанавливается, если результат равен нулю.

• SF — равен значению старшего значащего бита результата, который является знаковым битом в знаковой арифметике.

• OF — устанавливается, если целочисленный результат слишком длинный для размещения в целевом операнде. Этот флаг показывает наличие переполнения в знаковой целочисленной арифметике.

Из перечисленных флагов только флаг CF можно изменять напрямую с помощью инструкций STC, CLC и CMC. Также, битовые инструкции копируют указанный бит во флаг CF.

Флаги состояния позволяют одной и той же арифметической инструкции выдавать результат трёх различных типов: беззнаковое, знаковое и двоично-десятично кодированное целое число. Если результат считать беззнаковым числом, то флаг CF показывает условие переполнения, для знакового результата перенос или заём показывает флаг OF, а для BCD-результата перенос/заём показывает флаг AF. Флаг SF отражает знак знакового результата, флаг ZF отражает и беззнаковый, и знаковый нулевой результат.

В длинной целочисленной арифметике флаг CF используется совместно с инструкциями сложения с переносом и вычитания с заёмом для распространения переноса или заёма из одного вычисляемого разряда длинного числа в другой.

Инструкции условного перехода Jcc, SETcc, LOOPcc и CMOVcc используют один или несколько флагов состояния для проверки условия. Например, инструкция перехода JLE проверяет условие «ZF=1 или SF ≠ OF».

Флаг PF был введён для совместимости с другими микропроцессорными архитектурами и по прямому назначению используется редко. Более распространено его использование совместно с остальными флагами состояния в арифметике с плавающей запятой: инструкции сравнения в математическом сопроцессоре устанавливают в нём флаги-условия C0, C1, C2 и C3 и эти флаги можно скопировать в регистр флагов. Для этого рекомендуется использовать инструкцию FSTSW AX для сохранения слова состояния сопроцессора в регистре AX и инструкцию SAHF для последующего копирования содержимого регистра AH в младшие 8 битов регистра флагов, при этом C0 попадает во флаг CF, C2 — в PF, а C3 — в ZF. Флаг C2 устанавливается, например, в случае несравнимых аргументов в инструкции сравнения FUCOM.

Управляющий флаг

Флаг направления управляет строковыми инструкциями: установка флага заставляет уменьшать адреса, обнуление заставляет адреса увеличивать. Инструкции STD и CLD соответственно устанавливают и обнуляют флаг DF.

Системные флаги и поле IOPL

Системные флаги и поле IOPL управляют операционной средой и не предназначены для использования в прикладных программах.

• IF — обнуление этого флага запрещает отвечать на маскируемые запросы на прерывание.

• TF — установка этого флага разрешает пошаговый режим отладки, когда после каждой выполненной инструкции происходит прерывание программы и вызов специального обработчика прерывания.

• IOPL — показывает уровень приоритета ввода-вывода исполняемой программы или задачи: чтобы программа или задача могла выполнять инструкции ввода-вывода или менять флаг IF, её текущий уровень приоритета должен быть ≤ IOPL.

• NT — этот флаг устанавливается, когда текущая задача «вложена» в другую, прерванную задачу, и сегмент состояния TSS текущей задачи обеспечивает обратную связь с TSS предыдущей задачи. Флаг NT проверяется инструкцией IRET для определения типа возврата — межзадачного или внутризадачного.

• RF — флаг маскирования ошибок отладки.

• VM — установка этого флага в защищённом режиме вызывает переключение в режим виртуального 8086.

• AC — установка этого флага вместо с битом AM в регистре CR0 включает контроль выравнивания операндов при обращениях к памяти — обращение к невыравненному операнду вызывает исключительную ситуацию.

• VIF — виртуальная копия флага IF; используется совместно с флагом VIP.

• VIP — устанавливается для указания наличия отложенного прерывания; используется совместно с флагом VIF.

• ID — возможность программно изменить этот флаг в регистре флагов указывает на поддержку инструкции CPUID.

Идентификация процессора

В поздних версиях процессора 80486 появилась инструкция CPUID, позволяющая идентифицировать процессор, на котором работает программа. В более ранних процессорах для идентификации нужно анализировать особенности поведения инструкций и, в том числе, регистра флагов.

К примеру, в процессорах 8086 и 80186 биты 12-15 регистра флагов всегда установлены, в процессорах 80286 и новее биты 12-14 содержат поле IOPL и флаг NT и в реальном режиме всегда сброшены. Это позволяет в 16-битном коде различать процессоры 808x/8018x, 80286 и 80386: