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为什么我们不能直接将数据从一个内存位置移动到另一个内存位置。

如果我问的是一个愚蠢的问题，请原谅我，但我认为这是一个真实的情况，至少对于我遇到的情况（8085,8086 n 80386）

我并不是真的在寻找移动数据的解决方案（例如，使用 movs n all），但实际上是这种异常的原因。

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MOVS呢？它将 esi 寻址的 8/16/32 位值移动到 edi 寻址的位置。

于 2010-09-10T16:27:58.140 回答
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基本原因是大多数指令集允许一个寄存器操作数和一个内存操作数，坚持这种格式使得指令解码器的设计更容易。它还使 CPU 内部的执行引擎更容易，因为该指令通常可以对一个内存位置发出内存操作，并且最多可以读取或写入一个寄存器块。

直接执行内存到内存指令需要指定两个内存位置。考虑到寄存器/内存指令格式，这很尴尬。鉴于机器的性能，几乎没有理由为此修改指令格式。

更现代的 CPU 使用的一种技巧是提供某种类型的块移动指令，其中源和目标位置位于寄存器中（对于 X86，这分别是 ESI 和 EDI）。然后一条指令可以只指定两个寄存器（或者在 x86 的情况下，指令只知道哪些寄存器）。这解决了指令解码问题。

指令执行问题有点困难，但人们有很多晶体管。组织从一个寄存器间接读取，通过另一个寄存器间接写入，并在硅中增加两者都很尴尬，但这只会消耗一些晶体管。现在，正如您所要求的那样，您可以拥有从内存移动到内存的指令。为 X86 标注的其他海报之一有一些指令（MOVB、MOVW、MOVS，...），一次一个内存字节/字/...。

移动一块内存将是理想的，因为 CPU 可以生成高带宽读取和写入。x86 使用 MOV- 上的 REP（重复）前缀来移动更大的块。

但是如果一个指令可以做到这一点，你就会遇到一个问题，那就是它可能需要很长时间才能执行（移动 1Gb 需要多长时间？--> 数百万个时钟周期！），这会破坏 CPU 的中断响应率。

x86 通过允许 REP MOV- 被中断来解决这个问题，同时将 PC 设置回指令的开头。通过在移动过程中适当地更新寄存器，您可以中断并重新启动 REP MOV 指令，同时具有快速块移动和高中断响应率。管子下有更多的晶体管。

RISC 人员发现块移动指令的所有这些复杂性大多不值得。您可以编写一个哑循环（甚至是 x86）：

copy: MOV   EAX,[ESI]
      ADD   ESI,4
      MOV   [EDI],EAX
      ADD   EDI,4
      DEC   ECX
      JNE   copy

它与 REP MOV- 做同样的基本事情。几乎现代 CPU（x86 等）执行速度如此之快（超标量等），以至于总线与自定义移动指令一样被使用，但现在您不需要所有那些浪费的晶体管（或相应的热量）。

于 2010-09-10T16:46:25.450 回答
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大多数 CPU 品种不允许内存到内存的移动。通常 CPU 一次只能访问一个内存位置，这意味着在移动它时需要一个临时位置来存储值（通常是通用寄存器）。如果您考虑一下，直接从一个内存位置移动到另一个位置将需要 CPU 能够同时访问 RAM 中的两个不同位置——这意味着至少有两个完整的内存控制器，即使那样，它们“播放”的机会好”足以访问相同的 RAM 将非常糟糕。芯片设计人员可能已经能够使用一些技巧来允许从一个 RAM 芯片直接复制到另一个，但这将是一种非常特殊的应用功能，只会增加成本和复杂性来解决一个非常罕见的问题。

您也许可以使用一些特殊的 DMA 硬件，使其看起来像在没有临时存储的情况下移动内存一样，至少从 CPU 的角度来看是这样。

于 2010-09-10T16:27:29.360 回答
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在 CPU 和 RAM 之间有一组地址线、一组数据线和几条控制线。如果没有第二组地址线和 RAM 内的一大堆复杂逻辑，您就无法直接从内存移动到内存。因此，我们必须将其临时存储在寄存器中。

您可以编写一条同时执行加载和存储的指令，并且在程序员看来就像一条指令，但是还有其他考虑因素，例如指令大小、有效地址计算逻辑的不重复、流水线等，因此需要保留它更简单。

于 2010-09-10T16:31:04.483 回答
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内存-内存机器通常比加载存储机器慢。这是 RISC 研究人员在 1980 年左右推断/计算/发明的。因此，较旧的架构（VAX/OS360）往往具有内存-内存架构；较新的机器进行加载存储。

另一个有趣的变体是堆栈机器。他们似乎总是作为少数人出现。

于 2010-09-10T16:52:01.710 回答