Математический сопроцессор

Floating-point unit, FPU — блок процессора предназначенный для обратки чисел с плавающей точкой. Раньше сопроцессор был отдельной микросхемой. Теперь чаще всего он находится непосредственно на кристале процессора.

Типы данных

Сопроцессор архитектуры х86 способен обрабатывать следующие типы данных:

• single (float)
• double
• extended (80 бит)
• int (16/32/64 бит)
• bcd80 — двоично-десятичный 10-байтовый формат, каждый полубайт которого хранит одну десятичную цифру

Регистры

Регистры общего назначения не подходят для обработки чисел с плавающей точкой. Для этих чисел существуют 8 специальных регистров организованных в кольцевой стек.

Это 80-битовые регистры r0-r7, однако в программе к ним обращаются по именам st(*)(без скобок при компиляции в yasm).

st(2)	r7
st(1)	r6
st(0)	r5
st(7)	r4
st(6)	r3
st(5)	r2
st(4)	r1
st(3)	r0

При добавлении в стек еще однго элемента произойдет сдвиг этих имен. st(7) станет st(0) — вершиной стека.

st(3)	r7
st(2)	r6
st(1)	r5
st(0)	r4
st(7)	r3
st(6)	r2
st(5)	r1
st(4)	r0

Управляющие регистры

Так же существуют несколько специальных регистров:

• cr \\управляющий регистр. Позволяет контролировать режимы округления и пр.
• sr \\регистр состония
• tw \\метки (пустой, число, не число, ...)

При обработке исключений так же используются:

• fip \\регистр указателя команд
• fdp \\регистр указателя данных

Команды

• fld/fild/fbl

загрузка из памяти или копирование из другого fpu регистра в st(0). Например:

fld st(0)

fild dword [eax]

• fst(p)/fist(p)/fbstp *(p) +выталкивает вершину

загрузка в память или st(*) из st(0) регистра

• fxch \\swap(st(0), st(*))
• fcmov_cc \\условная загрузка
• fcom st(2)(p(p)) \\сравнение с вершиной

• fstsw ax

• sahf

флаги сопроцессора в флаги процессора

• fucom(p) \\еще одно сравнение
• ficom(p) \\сравнение с памятью

• fcomi(p) \\результат сравнения в flags
• fucomi(p)

Вычисления

• fadd(p)/fiadd \\st(0) = arg + st(0)
• fsub(p)/fisub \\st(0) = st(0) - arg
• sfubr(p)/fisubr \\st(0) = arg - st(0)
• fmul(p)/fimul
• fdiv(p)/fidiv
• dfivr(p)/fidivr

• frem/frem1 st(0) - n * st(1) \\остаток получаемый вычитаниями (не блолее 64 штук)

• fchs

изменить знак на противоположный.

Работают с st(0) Не нуждаются в отдельныз пояснениях.

• fabs
• frndint
• fsin
• fcos
• fsincos
• fptan
• fpatanb

• fld1/z/pi/...

загрузка констант

• fincstp
• fdecstp

двигаем указатель стека, не меняя состояние регистров (пустой/полный)

• ffree

освободить регистр

• fnop

поделать ничего. Теперь и на fpu.