assembly - 超出 4K(页面大小)的指令如何以 base + offset 样式处理？

Question

我们知道每条指令都转换为base + offset，并且offset max size设置为4K(4096)。如果我的程序大小超过 4k 怎么办？

Line 1 : Base  + 1 , 
Line 2 : Base  + 5 , 
.
.
.
., 
Line x : base + 4090 

当指令超出页面大小 4096 时，如何像 Base + offset 一样寻址第 x 行？

如何汇编第 X 行以后的指令？我们是否需要将基地址更改为保存指令的下一页的开头？

Answer 1

使用 IBM 大型机处理器寻址

今天的 z/Architecture(IBM 大型机)处理器的祖先确实只提供基本偏移寻址。您必须将基址加载到寄存器中，然后指定该基址寄存器加上 12 位偏移量，即 0 到 4095 字节来寻址某些存储。

使用 S390/架构处理器寻址

汇编器提供了 USING 指令来帮助你。您在程序中指定一个标签和一个寄存器，它将在运行时保存该标签指令的地址。然后，汇编器将为您计算偏移量。

例子

         ...
         LA    R5,SUB01
         BALR  R4,R5
         ...
SUB01    DS 0H
         USING SUB01,R5
         ...
         B     SUB01A
         ...
SUB01A   DS    0H

说明:在你的程序中，你需要调用子程序SUB01。您将其地址加载到寄存器 5 (R5)，然后在将返回地址保存到寄存器 4 (R4) 的同时进行分支。这就是 LA R5,SUB01 和 BALR R4,R5 指令的作用。

在您的子例程中，您告诉汇编器 R5 使用 USING SUB01,R5 指向地址 SUB01。汇编器使用此信息构建分支指令B SUB01A。它计算从 SUB01 到 SUB01A 的偏移量。

如果从 SUB01 开始的代码长于 4096 字节，最大偏移量，则需要第二、第三、第四等寄存器，每个寄存器指向下一个 4k 段。

假设代码长 10k，则需要三个寄存器。代码可能如下所示:

         ...
         LA    R5,SUB01
         BALR  R4,R5
         ...
SUB01    DS 0H
         LA    R6,4095(,R5)    
         LA    R6,1(,R6)
         LA    R7,4095(,R6)    
         LA    R7,1(,R7)
         USING SUB01,R5,R6,R7
         ...
         B     SUB01A
         ...
SUB01A   DS    0H

说明:进入 SUB01 后，您就知道 R5 指向该标签。您需要用 R5 + 4096 加载 R6，用 R5 + 8192 加载 R7。有不同的方法可以实现这一目标。我展示的是使用加载地址 LA 指令的指令，它的最大偏移量为 4095(架构限制)。

你告诉汇编器寄存器 R5、R6 和 R7 可用于计算偏移量。如果偏移量是 0-4095，它将使用 R5，如果偏移量是 4096-8191，它将使用 R6，并且偏移量的 R7 是 8192- 12287.

使用 z/Architecture 处理器寻址

通过 z/Architecture，IBM 引入了一组使用 20 位有符号位移的新指令。这些指令使用带符号的偏移量，即它们可以在基址寄存器中的地址之后寻址存储，也可以在该地址之前存储。 20 位带符号的偏移量可提供超出基地址位置最多 524,287 字节或在其之前最多 524,288 字节的相对寻址。

您可以使用单个基址寄存器通过这些指令寻址更大的区域。

IBM z/架构描述

IBM 在名为 z/Architecture Principles of Operation 的手册中记录了其 z/架构