x86的编码格式

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于 2022-06-20 16:54:32 首次发布

本文详细探讨了从8086的内存寻址到x86-64的扩展，包括ModR/M编码、指令前缀、MMX和SSE技术，以及x64的REXprefix和扩展寄存器。重点介绍了x64编码的兼容性和新特性，适合理解现代CPU指令集架构。

x86采取可变长度的方式进行编码，其主要原因应是8086的机器性能不高，导致编码越短越好。而8086的编码模式相较于x64较简单，且x64兼容x86编码，所以，以下阐述将由8086一直讲到x64

8086采取以下编码格式

在这里插入图片描述

其中opcode是必须的，其他的是可选的

opcode

opcode的格式前6位表示操作，后2位分为d or s以及w位

在这里插入图片描述

Mod R/M

在这里插入图片描述

Mod R/M表示寻址方式，下表表示寻址的类型

ModRM.mod	寻址模式	描述
00	[base]	内存寻址，提供[base]形式的memory寻址
01	[base+disp8]	内存寻址，提供[base+disp8]形式的memory寻址
10	[base+disp16]	内存寻址，提供[base+disp32]形式的memory寻址
11	register	两个寄存器之间赋值

首先以mod=11为例进行阐述
首先制定reg域的编码规则，此规则适用于任何mod方式

假设指令为mov %sp %bp则指令序列为89 e5，根据上述的格式可知

89为opcode，e5为ModRM，对89进行分析

1000,1001==>[1000,00]为opcode
         ==>[01]为DW,其中W表示16位的值

对e5进行分析

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-oxZJsKYA-1655714796572)(./images/regreg.png)].

下面以mod==00与mod=01为例进行解释

mod==00表示直接按照内存基址的方式进行访问

SI为源变址寄存器

DI为目的编制寄存器

这两个寄存器在8086中有特殊用途，此处不涉及，不赘述

由于ModR/M中的可执行操作可分为

因此，不管是何种方式，只要是有内存相关的数据，一定是放在r/m域中，而单纯寄存器相关的放在Register中

同理也可指mod=01及mod=10，其译码值只需要查表可知