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MASM汇编：将8位寄存器移动到16位寄存器中（例如，mov cx，ch）

assemblyx86masmmovzero-extension
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我决定学习汇编语言编程。我正在使用这个8086教程。在底部的练习中，需要找出一些指令中的错误，其中之一是：
mov cx, ch

我在这个主题上在SO上发现了一些类似的问题，解释了如何实现它，但现在我想知道为什么禁止此操作？

假设我有10d = 00001010b在CH中，想将其放入CL并同时擦除CH。 mov cx，ch似乎可以做到这一点，因为它将10d显示为16位00000000 00001010，并分别放入CH和CL（整个CX）。

哪里出了错，为什么给定的教程要求在这个表达式中找到错误？

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它并不是被禁止，更多的是“在所有英特尔操作码的完整列表中没有提供”（PDF链接）。所以，是的，因为操作码不存在，所以它是被禁止的。 - Jongware
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我非常怀疑你困惑的主要原因是作者（可能是故意的）选择了CH，CL和CX寄存器来解决这个问题。为了帮助你理解这种不连续性，你可以使用mov dx, ch得到一个非常相似的错误，这可能会更好地阐明错误的原因。这只是一个建议；如果不满意可以退款。 - User.1
相关内容：MOV 8位到16位寄存器（al到bx）本质上是一个重复的问题。 - Peter Cordes
4个回答
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mov指令用于在相同大小的操作数之间移动。你想要的是将8位的ch扩展为16位的cx。有两个可用于此目的的指令：

movzx cx,ch  ; zero-extends ch into cx. the upper byte of cx will be filled with zeroes
movsx cx,ch  ; sign-extends ch into cx. the upper byte of cx will be filled with the most significant bit of ch

在这种情况下，实现相同效果的另一种方法是：
shr cx,8  ; zero-extend
sar cx,8  ; sign-extend
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零扩展可以通过 mov cl,ch; xor ch,ch 实现。由于在 8086 上需要使用 cl，因此无法通过 sar cx,8 获得符号扩展，因为移位超过一个位置。解决方案是 mov cl,8; sar cx,cl，但这在 8088 和 8086 处理器上速度较慢。 - chqrlie
@chqrlie：这被标记为[tag:masm32]。这至少意味着一个后8086开发环境，而问题中没有任何暗示要开发向后兼容8086的代码。这在今天大多数情况下都不太相关，除非针对嵌入式8086微控制器（或使用emu8086做作业，但那里性能并不重要）。 - Peter Cordes
@PeterCordes：实际上，这个问题被标记为“masm”，OP提到了这个页面：https://web.archive.org/web/20150318063331/http://www.csi.ucd.ie/staff/jcarthy/home/alp/alp1.html * 8086编程简介*...在32位和64位汇编中仍然可以调整8位和16位寄存器，但更近期的教程关注于更有趣的内容。 - chqrlie
@chqrlie：在我重新标记之前，我说“是”（https://stackoverflow.com/posts/29716796/revisions），包括x86和零扩展（基于OP提到的位模式），因为答案不特定于masm32，更不用说masm了。但好吧，我没有查看问题正文中的链接。 - Peter Cordes
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问题在于，您试图将8位寄存器ch的内容移动到16位寄存器cx中。由于寄存器大小不同，这是不可能的。
因此，我猜您会收到类似于“无效的操作码和操作数组合”的错误消息。
强调一下，上面的8和16已经交换了位置，但陈述保持不变。您可以查看此概述，就会发现没有定义不同寄存器大小的组合。这意味着不存在代表mov cx, ch的OPcode。
将[源]中的内容移动到[目标]中。我尝试将8位移动到16位。 - Bartłomiej Szałach
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抱歉，我更正了那个错误。但是这个说法基本上仍然有效：在mov命令中不能混合使用16位寄存器和8位寄存器。 - Trinimon
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您想将8086中CH的内容移动到CX中。

在更近期的处理器上，例如80286，您可以通过向右移8个位置来移动CX的值，可以选择带符号复制或不带符号复制：

; zero extend ch into cx
    shr cx,8

; sign extend ch into cx
    sar cx,8

这些指令在8088或8086上不可用。您必须使用CL来指定移位计数：

; zero extend ch into cx
    mov cl,8
    shr cx,cl

; sign extend ch into cx
    mov cl,8
    sar cx,cl

然而，这种方法非常缓慢，因为每个位置的变量移位需要多个周期。

以下是更快的方法：

; zero extend ch into cx
    mov cl,ch
    xor ch,ch

; sign extend ch into cx
    mov cl,ch
    neg ch     ; set the carry flag if ch is negative
    sbb ch,ch  ; set all bits if ch was negative, clear them otherwise

如果您可以销毁AX，那么您可以使用专为此设计的cbw来节省代码大小。在原始的8086和特别是8088上，小=快，因为代码获取是主要瓶颈。但在现代x86上并非如此。

; sign extend ch into ax
    mov   al, ch
    cbw                 ; sign-extend AL into AX
; optionally move back to cx
    xchg  cx, ax        ; smaller than mov cx, ax

为了避免破坏AX，您可以执行mov cl，ch；xchg ax，cx；cbw并停止，或者进行最后的xchg ax，cx以将CH符号扩展为CX并恢复其他所有内容。xchg与AX是一个1字节指令，cbw和cwd（例如在16位idiv之前将AX扩展为DX：AX）也是如此。 cbw与386 movsx ax，al完全相同。
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在8086上，当代码大小是性能的主要因素时，可以使用更好的方法：mov cl, ch；xchg ax, cx；cbw；xchg ax, cx。这种情况（AX由于缺少movsx、2操作数imul等而特殊），是为什么8086花费8个操作码来具有xchg ax，reg的单字节短格式的原因。 - Peter Cordes
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或者如果你可以销毁 AX，mov al,ch；cbw；xchg ax,cx。 - Peter Cordes
@PeterCordes：是的，确实如此！看起来我们来自同一个游乐场 :) - chqrlie
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有疑虑；我从未在真正的8086上运行过我编写的任何东西，甚至从未以实模式运行过。我只是碰巧知道如何针对x86进行代码大小优化，这是为了好玩和作为性能的决胜因素。但像这样的东西，主要是为了大小而非速度，大多数用于Tips for golfing in x86/x64 machine code，以及理解历史ISA设计决策对当前x86的负担。但如果你的意思是我们喜欢为了好玩和利润而进行优化，那么是的 :) - Peter Cordes
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只需简单的指示，就可以做到。

mov cl,ch  ; copy high bits to low
xor ch,ch  ; clear high-bits

在16位编程中，这是很常见的，而且只需要2个时钟周期。

使用movezx/movsx需要3个时钟周期。使用

movsx cx,ch

用带有 s符号扩展的方式将字节移动到字中

movzx cx,ch

使用零扩展将字节移动到字

在大多数现代x86 CPU上，movzx/movsx具有1个周期的延迟，并且是单个uop。就吞吐量而言，这意味着它们在典型的4-wide OoO exec CPU上需要0.25个周期。但是，在Haswell/Skylake上从CH读取会增加一个额外的延迟周期。没有指定微架构，谈论周期成本是没有意义的。(并且在乱序CPU上，“周期成本”不是一件简单的一维成本之和，性能也不是如此) - Peter Cordes
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