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南京航空航天大学 电子信息工程学院 第3章 80x86/Pentium指令系统 3.5 80X87浮点运算指令 80X86/Pentium系列指令系统 整数指令集（80X86指令） 浮点运算指令集（80X87指令） 专门用于浮点处理单元FPU，分5类：传送、算术运算、超越函数、比较、FPU控制。 3.5.1 80X87的数据类型与格式 80X87 FPU支持3类（整型、BCD、浮点）7种数据类型： ① 单精度浮点数： 由1位符号、8位指数、23位有效数组成。 ② 双精度浮点数： 由1位符号、11位指数、52位有效数组成。 ③ 扩展精度浮点数：由1位符号、15位指数、64位有效数组成。 南京航空航天大学 电子信息工程学院 第3章 80x86/Pentium指令系统 字整数（16位） 短整数（32位） 长整数（64位） 最高有效位表示符号。 对整数类型的支持可以使16位的X86 CPU利用FPU完成32位或64位整数算术运算。 BCD码数（80位）：占10字节，低端9字节为18个压缩BCD 码数，最高字节的最高有效位为符号 位，其余7位未定义。 3.5.2 浮点寄存器 主要是8个通用浮点数据寄存器FPR0 ~ FPR7和几个专用寄存器（状态寄存器、控制寄存器、标记寄存器等）。 每个浮点寄存器都是80位的，以扩展精度格式存储数据。 当其它类型数据压入数据寄存器时，FPU自动转换成扩展精度 数据寄存器的数据取出时，系统自动转换成要求的数据类型 南京航空航天大学 电子信息工程学院 第3章 80x86/Pentium指令系统 为了表明浮点数据寄存器中数据的性质，对应每个FPR寄存器都有一个2位的标记（tagx）位，这8个标记tag0 ~ tag7组成一个16位的标记寄存器。 8个浮点数据寄存器组成首尾相接的堆栈（浮点数据栈），当前栈顶ST(0)指向的FPRx由状态寄存器中TOP字段指明。 向浮点数据寄存器传送数据（Load）时是入栈 ——堆栈指针TOP先减1，再将数据压入栈顶寄存器； 从浮点数据寄存器取出数据（Store）时是出栈 ——先将栈顶寄存器数据弹出，再修改堆栈指针使TOP加1。 浮点状态寄存器表明FPU当前的各种操作状态，每条浮点指令都对它进行修改以反映执行结果。 浮点控制寄存器用于FPU的异常屏蔽、精度控制和舍入操作。 后进先出 南京航空航天大学 电子信息工程学院 第3章 80x86/Pentium指令系统 3.5.3 80X87指令简介 助记符特征 说 明 例子 前缀 F 浮点数操作 FADD FI 整数操作 FIADD FB BCD码数操作 FBADD FN 不进行异常的检测和处理 FNINIT 后缀 P 使堆栈弹出一次 FADDP PP 使堆栈弹出两次 FCOMPP 表3-21 浮点指令助记符的特征 浮点指令归属于ESC指令，其前5位的操作码都是11011b。 浮点指令助记符有如表3-21的特征，以标示指令的类属。 南京航空航天大学 电子信息工程学院 第3章 80x86/Pentium指令系统 指令类别 功 能 浮点传 送类 取数 取数据存入ST(0) 存数 将ST(0)保存到栈顶或存储器 存数出栈 除存数外，还要弹出栈顶 交换 将栈顶ST(0)与数据寄存器ST(i)之间的数据交换 常数传送 将经常使用的常数如0、1、π等按扩展精度压入栈顶ST(0) 算术运 算类 算术运算 实现浮点数、16/32位整数的加、减、乘、除运算 算术运算相关 对ST(0)、ST(1)求绝对值、取整等 超越函 数类 三角函数 对ST(0)求正弦、余弦、正切；对ST(1)/ST(0)求反正切 指数 计算2x-1，x取自栈顶ST(0)，结果返回栈顶，x必须介于±1.0