x86 汇编 CPU 是如何使用 loop 指令的操作数的？

[amiwrong123]

loop 指令的功能是重复执行一段相同的代码，处理器在执行它的时候会顺序做两件事：

• 将寄存器 CX 的内容减一；
• 如果 CX 的内容不为零，转移到指定的位置处执行，否则顺序执行后面的指令。

和 jmp near start 一样，loop digit 后跟的操作数也是一个相对的偏移量，是在编译阶段，编译器用标号 digit 所在位置的汇编地址减去 loop 指令的汇编地址，再减去 loop 指令的长度（ 2 ）来得到的。

         ;计算各个数位
         mov bx,ax
         mov cx,5                      ;设置循环次数 
         mov si,10                     ;除数 
  digit: 
         xor dx,dx
         div si
         mov [bx],dl                   ;保存数位
         inc bx 
         loop digit

图为 lst 文件的内容。

上面 loop 指令的操作数0xF7，编译阶段是这么算出来的。0x43 - 0x4A - 0x2 = -9，而-9 截取一个字节的话，就是 F7.

现在的问题是 cpu 是如何使用 loop 指令的操作数的？我是这么猜的：

1. 取出 loop 指令自己所在地址的低 8bit 4A ，然后0x4A + F7 + 2 = 0x143
2. 然后对 0x143 截取低 8bit ，为 0x43
3. 然后把自己的地址0x0000_004A的低 8bit 替换为算出来的0x43，得到 要跳转的地址0x0000_0043

不知道对不对？

[cpstar]

似乎有一个指令地址寄存器，0xf7 直接与指令地址寄存器相计算得到新的指令地址。然后汇编里都是相对地址，实际地址还要有段基址等东西。

[cpstar]

另外，指令地址寄存器应该是在遇到 0x4A 的 E2 ，继续读取 0x4B 作为操作数，然后滑向了 0x4C ； 0x4B 的操作数是一个有符号整数，所以按照补码进行加法，获得了新的地址指向 0x43 位置

[amiwrong123]

@cpstar #2
你说的有点道理，不过感觉 CPU 处理有点麻烦阿，

因为自身的地址 0x0000_004A 是要作为无符号数的，然后操作数则要作为一个 有符号数 来处理（毕竟还可能向 第 9 个 bit 产生进位或借位）。

[Mohanson]

CPU 有个 PC 寄存器, 在执行 loop 前 PC = 0000004A, 将 loop 指令取指后 PC = 0000004A + 2, 之后解码, 得到偏移立即数 0xF7(-9), 最后执行 loop 指令, 如果 ecx !=0, 令 PC = 0000004A + 2 - 9 = 00000043; 如果 ecx == 0, 则不修改 PC.

[Mohanson]

补充一下上面: 执行 loop 指令, 判断 ecx 是否等于 0 之前有一步 ecx -= 1 的步骤

[billlee]

「会顺序做两件事」这个理解就不对，所有操作都是一个时钟周期内完成的，就是一个 CX_out, PC_out = f(CX_in, PC_in) 的组合逻辑，非常简单的一个指令。

[secondwtq]

1. 不要完全用软件的思路揣测硬件实现，硬件可以定制任意位数的加法器的 ...
2. 不止 LOOP ，JMP 就很常用这样的模式
3. 由于各种原因，LOOP 这条指令基本早就不用了，编译器也不会生成。

[mxT52CRuqR6o5]

4A 处的 loop 指令长度为 2 个字节，下一条指令的地址为 0x4C ，0x4C+0xF7 ＝ 0x43 ，不然这个+2 也太 magic number 了