「X86」の版間の差分

2009年4月23日 (木) 23:26時点における版

そのうちアセンブリ言語も読まなきゃならなくなりそうなので。

参考文献

Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manuals
- Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual Volume 1: Basic Architecture

レジスタ

汎用レジスタ

これらは 32 ビットである。'E' を省いたものが下位 16 ビットを示す。また、A - D までは、?L で下位 0-7 ビット、?H で下位 8-15 ビットを示す。

EAX — Accumulator for operands and results data
EBX — Pointer to data in the DS segment
ECX — Counter for string and loop operations
EDX — I/O pointer
ESI — Pointer to data in the segment pointed to by the DS register; source pointer for string operations
EDI — Pointer to data (or destination) in the segment pointed to by the ES register; destination pointer for string operations
ESP — Stack pointer (in the SS segment)
EBP — Pointer to data on the stack (in the SS segment)

64 ビットモード

64 ビットモードでは、以下の 16 個の汎用レジスタが利用できる。これらはそれぞれ、32 ビットでアクセスすることも可能だ。

64 ビット: RAX, RBX, RCX, RDX, RDI, RSI, RBP, RSP, R8 - R15
32 ビット: EAX, EBX, ECX, EDX, EDI, ESI, EBP, ESP, R8D - R15D

ところで、32 ビット OS でも long long int を定義すると 8 バイトの整数が定義できるが、これはどのように処理されているのだろうか？実験してみた。

[hagio@lab ~]$ cat > 64bit.c
int main(void) {
    long long int s64, r64;
    s64 = 0x1000000000000000LL;
    r64 = s64 + 1;
    return 0;
}
[hagio@lab ~]$ cc -S 64bit.c 
[hagio@lab ~]$ cat 64bit.s
       .file   "64bit.c"
       .text
.globl main
       .type   main, @function
main:
       leal    4(%esp), %ecx
       andl    $-16, %esp
       pushl   -4(%ecx)
       pushl   %ebp
       movl    %esp, %ebp
       pushl   %ecx
       subl    $20, %esp
     ★movl    $0, -24(%ebp)
     ★movl    $268435456, -20(%ebp)
       movl    -24(%ebp), %eax
       movl    -20(%ebp), %edx
     ☆addl    $1, %eax
     ☆adcl    $0, %edx
       movl    %eax, -16(%ebp)
       movl    %edx, -12(%ebp)
       movl    $0, %eax
       addl    $20, %esp
       popl    %ecx
       popl    %ebp
       leal    -4(%ecx), %esp
       ret
       .size   main, .-main
       .ident  "GCC: (GNU) 4.1.2 20071124 (Red Hat 4.1.2-42)"
       .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

おもろい。単に 4 バイトずつ 2 回に分けて計算しているだけのようだ。ただ、下位 8 バイトは下位 8 バイト同士普通に加算して、上位 8 バイトはキャリー付きの加算を行っている。 (つまり、下位 8 バイトの加算結果があふれたら、上位 8 バイトに 1 を足す。) これにより、2 回に分けても上手く計算できるようになっている。おもろい！！乗算などの他の計算だとどうなるか… すでにやってみたのは言うまでもないが、余白がないので省略する。

64 ビットマシンだとどうなるのか気になる… (答えはわかるけどやらなきゃ気がすまない)。

セグメントレジスタ

すべて 16 ビット幅である。

CS — Code segment register
DS, ES, FS, GS — Data segment register
SS — Stack segment register

フラグレジスタ

EFLAGS: 32 ビット幅で、プロセッサ初期化後の値は 0x00000002 となる。

ステータスフラグ

CF (bit 0) — Carry flag
PF (bit 2) — Parity flag
AF (bit 4) — Adjust flag
ZF (bit 6) — Zero flag
SF (bit 7) — Sign flag
OF (bit 11) — Overflow flag

フラグは多すぎて面倒なのでまたやる気が出たら…

命令ポインタ

EIP (RIP): 32 ビット幅 (64 ビット幅)