피연산자의 종류

요약

명령은 “무엇을 하라”와 “무엇을 가지고”로 이루어진다. “무엇을 가지고” 자리에 올 수 있는 것은 세 가지뿐이다. 코드에 직접 적은 수, CPU 안의 작은 저장 칸, 메모리의 한 자리다. 메모리의 자리는 변수 이름으로 가리키고, 이름에 수를 더하면 그 변수에서 몇 바이트 뒤의 자리를 가리킨다. 이때 더해지는 것은 주소이지 값이 아니며, 배열 끝을 넘어가도 어셈블러는 막지 않는다.

예시로 보기

“AL에 값을 넣어라”만으로는 명령이 안 된다. 어떤 값인지, 그 값이 어디 있는지를 CPU에게 알려야 한다. 값이 있을 수 있는 곳이 셋이다.

.data
var1 BYTE 10h
.code
mov al,5         ; 코드에 적은 수 5
mov al,bl        ; 레지스터 BL에 든 값
mov al,var1      ; 메모리의 var1 자리에 든 값 10h

명령에 쓰는 이런 재료를 피연산자라 부른다. 첫째 줄의 5가 즉시값, 둘째 줄의 bl이 레지스터 피연산자, 셋째 줄의 var1이 메모리 피연산자다.

검증: 직접 메모리 피연산자, arrayB+1이 20h인 것, [arrayW+2], [arrayW+4], [arrayD+4], 원소 가운데를 읽을 때의 값, 카드 C2·C3. 파이썬 흉내로 확인 — 15_operand-types_verify.py

정의

피연산자는 세 종류다.

종류	무엇인가	기계어 명령 안에 들어가는 것
즉시값(immediate)	상수 정수(8, 16, 32비트)	그 값 자체
레지스터(register)	레지스터 이름	이름을 바꾼 번호
메모리(memory)	메모리의 한 자리	그 자리의 주소

명령마다 어느 자리에 어떤 피연산자를 쓸 수 있는지 적을 때는 다음 줄임말을 쓴다.

표기	뜻
`reg8`	8비트 범용 레지스터: AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL
`reg16`	16비트 범용 레지스터: AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP
`reg32`	32비트 범용 레지스터: EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP
`reg`	아무 범용 레지스터
`sreg`	16비트 세그먼트 레지스터: CS, DS, SS, ES, FS, GS
`imm`	8, 16, 32비트 즉시값
`imm8`, `imm16`, `imm32`	8비트, 16비트, 32비트 즉시값
`reg/mem8`	8비트 피연산자. 8비트 범용 레지스터이거나 메모리의 바이트
`reg/mem16`, `reg/mem32`	16비트, 32비트 피연산자. 레지스터이거나 메모리의 워드, 더블워드
`mem`	8, 16, 32비트 메모리 피연산자

직접 메모리 피연산자. 변수 이름으로 메모리의 자리를 가리킨다. 어셈블러가 이름을 주소로 바꾸고, 명령은 그 주소에 든 값을 쓴다. 대괄호를 씌워 [var1]로 써도 같다.

mov al,var1      ; AL = 10h
mov al,[var1]    ; AL = 10h

직접 오프셋 피연산자. 이름에 상수를 더하면 “그 이름의 자리에서 그만큼 뒤”의 주소가 된다. 이렇게 계산해 얻은 주소를 유효 주소라 부른다. 명령은 그 주소에 든 값을 쓴다.

.data
arrayB BYTE 10h,20h,30h,40h
.code
mov al,arrayB+1       ; AL = 20h
mov al,[arrayB+1]     ; 같은 뜻

예제

arrayB+1은 왜 11h가 아닌가. arrayB는 값 10h가 아니라 그 값이 놓인 자리다. +1은 자리를 한 칸 옮긴다. 옮긴 자리에 든 값이 20h다. 값에 1을 더하고 싶으면 값을 꺼낸 뒤에 더하는 명령을 따로 쓴다¹.

주소        arrayB+0   arrayB+1   arrayB+2   arrayB+3
바이트         10         20         30         40
                          ▲
                       arrayB+1

원소가 1바이트보다 클 때. 더하는 수는 바이트 수다. 워드 배열의 다음 원소는 2 뒤, 더블워드 배열의 다음 원소는 4 뒤에 있다.

.data
arrayW WORD 1000h,2000h,3000h
arrayD DWORD 1,2,3,4
.code
mov ax,[arrayW+2]     ; AX = 2000h
mov ax,[arrayW+4]     ; AX = 3000h
mov eax,[arrayD+4]    ; EAX = 00000002h

0번부터 셀 때 \(k\)번째 원소의 자리는 “이름 + \(k\) × 원소 하나의 바이트 수”다¹.

원소 가운데를 가리키면. mov ax,[arrayW+1]은 오류가 아니다. arrayW의 메모리는 00 10 00 20 00 30이고, +1 자리부터 두 바이트 10 00을 읽어 AX는 0010h가 된다. 첫 원소의 윗바이트와 둘째 원소의 아랫바이트가 붙은 값이다¹.

활용

어셈블러는 이름에 더한 수가 배열 범위 안인지 확인하지 않는다. arrayB+4는 배열 바로 뒤에 놓인 다른 변수의 첫 바이트를 읽는다¹.
주소를 레지스터에 넣어 두고 실행 중에 옮겨 가며 쓰는 방법은 간접 피연산자와 인덱스 피연산자에 있다.
명령마다 허용되는 피연산자 조합이 다르다. MOV의 규칙은 데이터 전송 명령에 있다.

연결

선수: x86 레지스터, 데이터 정의, 리틀 엔디언
명령 한 줄에서 피연산자가 놓이는 자리: 어셈블리 문장의 구성
컴파일러의 중간 코드도 명령 하나에 재료를 많아야 셋 적는다. 그 재료(이름, 상수, 임시 변수)가 여기의 메모리, 즉시값, 레지스터로 옮겨진다: 3주소 코드

확인 문제

C1 다음 명령의 피연산자를 각각 즉시값, 레지스터, 메모리로 나누라. (a) mov eax,[arrayD+4] (b) add bl,5 (c) mov count,al

답: (a) eax 레지스터, [arrayD+4] 메모리. (b) bl 레지스터, 5 즉시값. (c) count 메모리, al 레지스터.
이유: 수를 직접 적었으면 즉시값, 레지스터 이름이면 레지스터, 변수 이름(대괄호나 +수가 붙어도)이면 메모리다. [arrayD+4]의 4는 즉시값이 아니라 주소 계산의 일부다.

C2 arrayW WORD 1000h,2000h,3000h일 때 mov ax,[arrayW+1]을 실행한 뒤 AX는?

답: 0010h.
이유: 메모리는 낮은 주소부터 00 10 00 20 00 30이다. +1 자리부터 두 바이트는 10 00이고, 높은 주소의 바이트가 윗자리라 0010h다. “두 번째 원소 2000h”라고 답하면 틀린다. 더하는 수는 원소 번호가 아니라 바이트 수다.

C3 tbl DWORD 10h,20h,30h에서 세 번째 원소 30h를 EAX로 가져오는 명령을 쓰고, mov eax,[tbl+2]가 그 답이 아닌 이유를 대라. [tbl+2]로 읽히는 값도 쓰라.

답: mov eax,[tbl+8]. [tbl+2]는 00200000h를 읽는다.
이유: 더블워드는 4바이트라 0번부터 센 2번 원소는 2 × 4 = 8 뒤에 있다. +2는 첫 원소의 가운데다. 메모리 10 00 00 00 20 00 00 00 …의 +2부터 네 바이트 00 00 20 00을 읽어 00200000h가 된다.

범위를 확인하지 않는다는 점은 Irvine, Assembly Language for x86 Processors 7판 4.1.8절에 있다. 값은 파이썬 흉내로 확인했다. 실제 어셈블러로 돌린 결과가 아니다. ↩ ↩² ↩³ ↩⁴