Почему IA32 не позволяет память переместить в память?

Ответ предполагает более полное понимание RAM. Проще говоря, ОЗУ может находиться только в двух состояниях: в режиме чтения или записи. Если вы хотите скопировать один байт из ОЗУ в другое место, вы должны иметь область временного хранения вне ОЗУ, когда вы переключаетесь с чтения на запись.

Конечно, архитектура может иметь такую ​​инструкцию RAM to RAM, но это будет инструкция высокого уровня, которая в микрокоде будет транслироваться в копирование данных из RAM в регистр, а затем обратно в RAM. В качестве альтернативы, можно было бы расширить контроллер RAM, чтобы иметь такой временный регистр только для этого копирования данных, но это не принесет большого преимущества из-за дополнительной сложности взаимодействия CPU / оборудования.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Стоит отметить, что последние достижения, такие как куб гибридной памяти и память с высокой пропускной способностью, представляют собой архитектуры, в которых топология ОЗУ стала больше похожа на PCI-e, и теперь возможна прямая передача ОЗУ в ОЗУ, но это связано с логикой поддержки технологий, а не с самой оперативной памятью. В архитектуре ЦП это будет в форме огромных блоков ОЗУ за раз, например, DMA, а не в виде одной инструкции, плюс кеш ЦП ведет себя как традиционная ОЗУ, поэтому архитектура должна абстрагировать его как согласно моему первоначальному объяснению

РЕДАКТИРОВАТЬ2: Согласно комментарию @PeterCordes, мое первоначальное понимание было не совсем правильным; На самом деле x86 имеет несколько инструкций из памяти в память. Настоящая причина, по которой они недоступны для большинства инструкций (таких как movl и movw), состоит в том, чтобы снизить сложность кодирования инструкций, но они могли бы их реализовать. Однако основная идея в моем первоначальном ответе о том, что существует временное хранилище вне ОЗУ в виде защелки или регистра, верна, но идея о том, что это причина, по которой эти инструкции не существуют, - нет. Даже более старые микросхемы 1970-х годов, такие как 6502 и 8086, имеют инструкции из памяти в память, и вы можете легко выполнять такие операции, как INC, непосредственно в области ОЗУ. Это было достигнуто путем фиксации выборки из памяти непосредственно в ALU и повторного возврата в память без прохождения через регистр, используемый набором команд.

ia32 - это x86, а x86 - это эволюция Intel 8086 (iAPX 86). Это была небольшая и дешевая микросхема, основанная на 8-битных наборах инструкций и не имевшая "mov" с двумя явными операндами памяти.

Автор Википедии дает такое объяснение кодировки инструкций 8086:

Благодаря компактному кодированию, основанному на 8-битных процессорах, большинство инструкций являются одноадресными или двухадресными операциями, что означает, что результат сохраняется в одном из операндов. Максимум один из операндов может находиться в памяти, но этот операнд памяти также может быть адресатом, в то время как другой операнд, источник, может быть либо регистровым, либо непосредственным. Одна ячейка памяти также часто может использоваться как в качестве источника, так и в качестве места назначения, что, среди прочего, дополнительно способствовало плотности кода, сравнимой (а часто и лучше) с большинством восьмибитных машин того времени.

Было несколько CISC с инструкциями память-память (одна инструкция для работы с двумя операндами памяти). Лекция https://www.cis.upenn.edu/~milom/cis501-Fall05/lectures/02_isa.pdf говорит, что VAX может кодировать инструкции память-память:

DEC VAX (расширение виртуального адреса для PDP-11): 1977 г.

• • Инструкции переменной длины: 1-321 байт !!!
• • 14 георадаров + ПК + указатель стека + коды состояния
• • Размеры данных: 8, 16, 32, 64, 128 бит, десятичные, строковые.
• • Инструкции память-память для всех размеров данных.
• • Специальные insns: crc, insque, polyf и cast of 100

Это исходный код OpenBSD memcpy для VAX (руководство по набору инструкций http://h20565.www2.hpe.com/hpsc/doc/public/display?docId=emr_na-c04623178):

https://es.osdn.jp/projects/openbsd-octeon/scm/git/openbsd-octeon/blobs/master/src/sys/lib/libkern/arch/vax/memcpy.S

         movq    8(ap),r1        /* r1 = src, r2 = length */
         movl    4(ap),r3        /* r3 = dst */
... 
 1:      /* move forward */
         cmpl    r2,r0
         bgtru   3f              /* stupid movc3 limitation */
         movc3   r2,(r1),(r3)    /* move it all */

x86 имеет несколько «строковых» инструкций, которые будут выполнять операции память-память (* s, особенно movs - http://x86.renejeschke.de/html/file_module_x86_id_203.html), но эта инструкция будет использовать предопределенные регистры SI и DI в качестве адресов (неявные операнды), а два операнда памяти по-прежнему не могут быть закодированы в x86.

Насколько мне известно, как правило, в этой архитектуре разрешен только один доступ к памяти для каждой инструкции. Это связано с тем, что обработка двух обращений к памяти на инструкцию усложнила бы конвейер выполнения процессора.

ОЗУ поддерживает ввод и вывод, но не копирование. Следовательно, перемещение из памяти в память на самом деле будет перемещением из памяти в процессор в память. Теоретически такую ​​инструкцию можно было бы реализовать, но, вероятно, этого не произошло, потому что это было бы не очень практично.

Вот некоторые из вещей, которые необходимо учитывать при реализации такой инструкции:

• Какое временное хранилище мы используем? Регистр?

• Если мы используем реестр, какой из них мы взламываем?

Отсутствие такой инструкции оставляет вышеуказанные вопросы на усмотрение программиста.