2024年3月31日发(作者：)

FPU详解

目录

第零章： 简介

第一章： FPU 内部解说

第二章： FPU 使用的数据类型和寻址方式

第三章： 与FPU 内部有关的指令

第四章： 数据传输指令－实数

第五章： 数据传输指令－整数

第六章： 数据传输指令－压缩十进制数

第七章： 比较指令

第八章： 算术运算指令－用于实数

第九章： 算术运算指令－用于整数

第十章： 三角函数指令

第十一章：对数和指数指令

第十二章：其它指令

第十三章：解说例子

附录 1： FPU 同义指令表

第零章 简介

FPU，也被称为协处理器，当第一部PC 走进超市时它还是可选的，而现代PC 都配置

了一个协处理器。尽管原来的PC－XT 在几年间就大大进步了，但FPU 本身在同个时代并

没有作出相应的改变。除了增加一些很少的指令外，主要的改善还是在于扩充一些已有的指

令。

整个FPU 汇编指令集相对来说比较少并且容易记忆，但学习那个参数能用于那条指令

则应该较花时间一点。在开发中的主要困难在于合理地使用编程技术来避免一些FPU 所特

有的错误陷阱。

这份文档的主要目的在于展示用最小的努力也能相对容易地学习到FPU 的使用。一旦

掌握了基础，任何复杂的计算都能完成。

第一章描述了FPU 内部和它们是怎样运行的，有些知识对于适当地使用FPU 来说是绝

对需要的，有些则帮助理解后面一些指令的输出。随后的一章讲述各种各样的数据类型和那

些数据能用于那些指令，包括一份对浮点数据格式的详细论述。

FPU 指令在稍后几章中详细说明，这些章节都是根据一些“偏向”条件进行重新组合

的。尽管每条指令的解说都能在MASM32 里提供的 文件里找到，但本文提供了

更多关于使用它们的现实例子来进行更深入的讨论。

最后一章提供了对一个半复数计算例子的完整解说。

值得注意的是这份文档是为使用MASM 语法而准备的。尽管有许多汇编器/编译器都为

FPU 指令的助记提供了相似的语法，但在内存变量的寻址模式上可能有所不同。也就是说

有些不需要显式参数的指令可能在其它的汇编器/编译器上不支持。

第一章 FPU内部解说

FPU 仅仅有8 个相同的80 位寄存器和3 个16 位寄存器（控制字、状态字、特征字）

可供程序员访问，它也同样有一个程序员不能访问的内部标志寄存器。

80 位寄存器

80 位寄存器在许多文献里被称为有8 个寄存器的栈。为了更好地理解这几个80 位寄

存器的功能，以其将它们想象成一个堆栈，不如将它们想象成一个有8 个子弹筒的从顺时

针方向由0 到7 排列的左轮枪筒或许更容易理解一些。当FPU 初始化之后，所有的子弹筒

为空并且子弹筒0（BC0）会被置于12 点整的位置（也就是最顶部），如下面的图1.1 所示：

注意：这些子弹筒（BC）数字是FPU 内部严格使用的，它们像CPU 中的EAX、EBX 等

等一样用于将每个筒标识为一个物理单元（并不是为了旋转枪筒也不是所有的堆栈都像FPU

这样）。

当FPU 指示要装入一个值时，它会旋转枪筒一个槽位并将指定的值装入最顶部的筒里。

如果第一个值在FPU 初始化好后立即载入，根据FPU 内部的编号系统它会因此被装入到

BC7 里。

如果FPU 当第一个值仍然在BC7 里而又想再装入另一个值的话，它会再次顺时针方向

旋转枪筒一个槽位并再次将指定的值装入最顶部的筒里，也就是当前的BC6。

数值只会装入FPU 最顶部的筒里

这种情况会一直持续下去直到所有的筒都包含了一个值。如果，无论如何，当所有的子

弹筒都包含一个值时还想尝试装入一个值的话，枪筒仍然会旋转一个槽位但装入试验会失败

（就像在一个已经有子弹的筒里再想插入一个子弹一样）。并且，不管那个筒里装了任何有

效的值，最顶部的筒现在都已经被破坏了。留下了不可用的废物在最顶部的寄存器里。

规则1：一个80 位的FPU 寄存器为了能装入一个值必须为空

还好，可以用各种各样的FPU 指令来清空这些寄存器。最通用的方法通常都是一句“弹

出一个寄存器”。“POP”助记符已经用在了CPU中而对FPU 无效。作为替换，FPU 包含了

很多指令；这样的指令会正常地输出一个值然后立即在最顶部弹出一个寄存器。

当FPU 指示弹出一个值时，不管当前那个筒在最顶部，它都会首先将它移除并将枪筒