IA-32 कमांड सिस्टम में उपसर्ग

आज मैं आपको 32- और 64-बिट संस्करणों में इंटेल IA-32 कमांड सिस्टम में उपसर्गों के बारे में बताना चाहता हूं (जिसे x86 और x86_64 भी कहा जाता है)। लेकिन पहले, मैं IA-32 निर्देशों की सामान्य संरचना को संक्षेप में याद करूंगा:

• उपसर्ग। अनुपस्थित हो सकते हैं। कई एक बार में उपस्थित हो सकते हैं।
• Opcode। एक, दो या तीन बाइट्स हो सकते हैं।
• मॉड_आर / एम बाइट्स। ऑपरेंड को संबोधित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यदि निर्देश में स्पष्ट निर्देश नहीं है तो इसे एन्कोड नहीं किया जा सकता है।
• एसआईबी (स्केल इंडेक्स बेस) बाइट्स। दूसरा बाइट मेमोरी में ऑपरेंड को संबोधित करता था। अनुपस्थित हो सकते हैं।
• पता ऑफ़सेट बाइट 1, 2, 4 या एक भी बाइट नहीं।
• लगातार ( अंग्रेजी तत्काल)। 1, 2, 4 या एक भी बाइट नहीं।

निर्देशों की संरचना का अधिक विस्तृत विवरण लेख "अपने हाथों से Disassembler" में पाया जा सकता है, और निश्चित रूप से, इंटेल 64 और IA-32 आर्किटेक्चर सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट मैनुअल में । यह लेख IA-32 उपसर्गों, उनके उपयोग से जुड़ी सुविधाओं के साथ-साथ उनके विकास में रुझान के बारे में बात करेगा।

एकल बाइट उपसर्ग

लगभग पहले इंटेल प्रोसेसर से, आईए -32 निर्देश प्रणाली में एकल-बाइट उपसर्गों का उपयोग किया जाने लगा। उनके बारे में यह पहले से ही हैबे पर लिखा गया था, इस कारण से मैं उनके बारे में बात नहीं करूंगा।

अनिवार्य उपसर्ग

SSE विस्तार के आगमन के साथ, एकल-बाइट उपसर्गों का हिस्सा, अर्थात् 0xf2 , 0x66 , 0x66 कुछ मामलों में opcode भाग की भावना बनाने लगे। तथाकथित अनिवार्य उपसर्ग दिखाई दिए हैं। ऐसे निर्देशों के उदाहरण नीचे दिए गए हैं।



यह नोटिस करना मुश्किल नहीं है कि इन निर्देशों के एनकोडिंग केवल उपसर्ग में भिन्न होते हैं। उनके पास एक ही opcode - 0x0f 0x10 । इसके अलावा, इन निर्देशों के शब्दार्थ अलग हैं। उदाहरण के लिए, MOVSD एक ऑपरेंड से दूसरे में 64 बिट्स कॉपी करता है, और MOVUPD - 128 बिट्स।

REX उपसर्ग

कुछ बिंदु पर, 64-बिट पता स्थान का समर्थन करने और पता योग्य रजिस्टरों की संख्या का विस्तार करने की आवश्यकता थी। AMD डेवलपर्स ने REX नामक एक उपसर्ग जोड़कर इस कार्य को सफलतापूर्वक निपटाया है। यह उपसर्ग भी सिंगल-बाइट है, और इसका फॉर्म 0x4* । इसके बिट्स का उपयोग Mod_R/M बाइट्स में एन्कोड किए गए मौजूदा क्षेत्रों के विस्तार के साथ-साथ ऑपरेंड की चौड़ाई के लिए किया जाता है। आंकड़ा रजिस्टरों को संबोधित करने के लिए REX उपसर्ग का उपयोग करने का एक उदाहरण दिखाता है।



यह इस उपसर्ग के उपयोग से जुड़ी कई विशेषताओं को ध्यान देने योग्य है। एन्कोडिंग 0x4* केवल 64-बिट मोड में उपसर्ग से मेल खाती है, अन्य सभी मोड में यह INC/DEC से मेल खाती है। इस उपसर्ग का एक दिलचस्प गुण यह है कि इसे ओपकोड के बाइट से तुरंत पहले स्थित होना चाहिए, अन्यथा इसे अनदेखा कर दिया जाता है। यदि REX उपसर्ग का उपयोग किसी अन्य अनिवार्य उपसर्ग की उपस्थिति के निर्देश के साथ किया जाता है, तो इसे इस उपसर्ग और ऑपरेशन कोड के बाइट के बीच स्थित होना चाहिए।

VEX उपसर्ग

AVX एक्सटेंशन की शुरुआत के साथ, VEX -32 कमांड सिस्टम में VEX नामक एक नया उपसर्ग दिखाई दिया। यह अब सिंगल-बाइट नहीं है। इसमें उपसर्ग के पहले बाइट के आधार पर दो या तीन बाइट्स शामिल हो सकते हैं। क्रमशः 0xc4 और 0xc5 ।



R , X , B , W फ़ील्ड REX उपसर्ग के संबंधित फ़ील्ड के समान अर्थ रखते हैं। पीपी क्षेत्र अनिवार्य SIMD उपसर्गों के लिए कार्यक्षमता प्रदान करता है (उदाहरण के लिए, b01 = 0x66 )। और m-mmmm 0x0f 0x3a दो पूर्णांक बाइट्स के अनुरूप हो सकता है (उदाहरण के लिए, 0b00011 = 0x0f 0x3a )। फ़ील्ड L वेक्टर की लंबाई को परिभाषित करता है: 0 - 128 बिट्स, 1 - 256 बिट्स।

VEX उपसर्ग का उपयोग निम्नलिखित लाभ प्रदान करता है:

• अधिकतम चार ऑपरेंड के लिए समर्थन।
• 128-बिट XMM रजिस्टरों और 256-बिट YMM रजिस्टरों के लिए समर्थन।
• पहले से दर्ज निर्देशों के एन्कोडिंग का संपीड़न।
• सामान्य प्रयोजन रजिस्टर ( R8 - R15 ), वेक्टर रजिस्टर XMM8 - XMM15 ( YMM8 - YMM15 ) को संबोधित करने के लिए REX उपसर्ग का उपयोग करने की आवश्यकता को दूर करना। VEX आपको REX के समान फ़ील्ड को एन्कोड करने की अनुमति देता है, और, इसके अलावा, कई नए।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ एकल-बाइट उपसर्गों ( 0xf0 , 0x66 , 0xf2 , 0xf2 , REX ) के साथ VEX उपसर्ग का उपयोग निषिद्ध है और अपवाद #UD ओर जाता है।

EVEX उपसर्ग

इतनी देर पहले नहीं, इंटेल ने AVX3 या AVX512 नामक एक नया निर्देश सेट एक्सटेंशन के उद्भव की घोषणा की। इस विस्तार के आगमन के साथ, एक नया उपसर्ग, जिसे EVEX कहा जाता है, भी दिखाई दिया। इसका विवरण इंटेल आर्किटेक्चर इंस्ट्रक्शन सेट एक्सटेंशन्स प्रोग्रामिंग संदर्भ में पाया जा सकता है।



यह VEX उपसर्ग का एक उन्नत संस्करण है, यह पहले से ही 4 बाइट्स लंबा है और बाइट 0x62 शुरू होता है, जो कि 64-बिट को छोड़कर सभी मोड में 0x62 BOUND से मेल खाती है, जिसका उपयोग आधुनिक कार्यक्रमों में शायद ही कभी किया जाता है।

यहाँ कुछ, मेरी राय में, EVEX उपसर्ग की दिलचस्प विशेषताएं हैं:

• वेक्टर की लंबाई के लिए दो बिट्स - LL` - आकार 128, 256 और 512 बिट्स के वैक्टर का समर्थन करने के लिए आवश्यक हैं।
• नए 512-बिट रजिस्टर ZMM8 को संबोधित करने के लिए समर्थन - ZMM31 ।
• ऑपरेंड मास्क रजिस्टरों के लिए समर्थन। फील्ड EVEX.aaa ।
• EVEX.mm , VEX.m-mmmm फ़ील्ड के बराबर है, लेकिन पाँच के बजाय दो बिट्स लेता है।

निष्कर्ष

अंत में, मैं इस तरह के एक जटिल की उपस्थिति के लिए कुछ कारणों को नोट करना चाहूंगा और कुछ स्थानों पर, कमांड की एक तार्किक प्रणाली नहीं। इंटेल IA-32 निर्देश प्रणाली के विकास का इतिहास पिछली शताब्दी के 70 के दशक में शुरू होता है, जब 64-बिट मोड की कोई बात नहीं थी। इंटेल के अलावा, एएमए ने आईए -32 के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया। विभिन्न प्रोसेसर मॉडल के बीच पिछड़े संगतता को बनाए रखने में बहुत प्रयास किया गया है। आईए -32 वास्तुकला के विकास से संबंधित कई दिलचस्प तथ्य लेख में ए फॉग से मिल सकते हैं ।

इस लेख के मसौदों पर टिप्पणी करने के लिए एटकुआ का धन्यवाद।

PS सभी चित्र इंटेल 64 और IA-32 आर्किटेक्चर सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट मैनुअल से हैं ।