X86汇编语言-从实模式到保护模式—笔记（17）-第10章 x86处理器编程架构（2）

兰陵月

10.3  32位模式的指令系统
【10.3.1  32位处理器的寻址方式】
32处理器出现之后，寄存器和偏移地址的宽度都扩展了，相应地，要继续扩展原有的寻址方式。但是，原有的16位方案已经成型，再进行修补是非常困难的。一个可行的解决方案是，让16位指令和32位指令共用相同的指令码，但通过不同的指令前缀，结合处理器当前的运行状态来决定该指令的寻址方式。
如处理器运行在16位模式，如果没有指令前缀0x66，则认为指令是传统的16位寻址方式，若有指令前缀0x66，则指令是新的32位寻址方式。如果处理器当前运行在32位模式下且没有指令前缀0x66，则视为默认的32位寻址方式，否则就是传统的16位寻址方式。
32位模式下，默认使用32位宽度的寄存器。如：
mov  eax,ebx
如果指令中使用了立即数，那么，该数值默认是32位的：
mov  ecx,0x55  ;0x55=0x00000055
还有，如果指令中的操作数是指向内存单元的地址，那么，该地址默认是32位的段内偏移地址，或者叫段内偏移量：
mov  edx,[mem]  ;mem是一个32位的段内偏移地址
这就是说，如果指令中包含了内存地址操作数，那么，它必然默认地是一个32位的有效地址。通过有效地址，可以间接取得32位的实际操作数。指定有效地址可以使用全部的32通用寄存器作为基址寄存器。同时，还可以再加上一个除ESP之外的32位通用寄存器作为变址寄存器。变址寄存器还允许乘以1、2、4或者8作为比例因子。最后，还允许加上一个8位或者32位的偏移量。如下图：

在16位模式下，内存寻址方式的操作数不允许使用栈指针寄存器SP。比如“mov ax,[sp]”就是非法的。但是，在32位模式下，允许在内存操作数中使用栈指针寄存器ESP。比如“mov  eax,[esp]”是合法的。
【10.3.2  操作数大小的指令前缀】
16位处理器时代发源的指令编码格式如下图：

每一条处理器指令都可以拥有前缀，比如重复前缀（REP/REPE/REPNE）、段超越前缀（比如ES:）、总线封锁前缀（LOCK）等。前缀是可选的，每个前缀的长度是1字节，每条指令可以有1~4个前缀，或者不使用前缀。
前缀（如果有的话）的后面是操作码部分，指示执行什么样的操作，比如传送、加法、减法、乘法、除法、移位等。根据指令的不同，操作码的长度是1~3字节。同时，操作码还可以用来指示操作的字长，即数据宽度是字节还是字。
操作码之后是操作数类型和寻址方式部分。这部分是可选的，简单的指令不包含这一部分，稍微复杂一点的指令，这一部分只有1字节；最复杂的指令，可能有2字节。这部分给出了指令的寻址方式，以及寄存器的类型（用的是哪个寄存器）。
指令的最后是立即数和偏移量。如果指令中使用了立即数，那么立即数就在这一部分给出；如果指令使用了带偏移量的寻址方式，那么偏移量也在这部分出现。取决于具体的指令，立即数可以是1、2或者4字节，偏移量部分与此相同。
32位处理器出现之后做了相应修改，主要是扩展了数据的宽度，其他都保持不变。但是这也带来了一些问题，比如相同的机器指令，在16位模式下和32位模式下的解释和执行效果是不同的。但是，别忘了，32位处理器可以执行16位的程序，包括实模式和16位保护模式。为此，在16位模式下，处理器把所有指令都看成16位的。
当处理器在16位模式下运行时，也可以使用32位的寄存器，执行32位的运算。为此，必须使用指令前缀0x66来临时改变这种默认状态，因为同一个指令码，在16位模式下和32位模式下具有不同的解释。相反地，如果处理器运行在32位模式下，那么，处理器认为指令的操作码都是32位的，如果你加了前缀，这个前缀就用来指示指令是16位的。因此，指令前缀0x66具有反转当前默认操作数大小的作用。
编译器提供了伪指令bits，用于指明其后的指令应该被编译成16位的，还是32位的。用法为“bits 16/32”或“[bits 16/32]”。
最后，16位模式是默认的编译模式。如果没有指定指令的编译模式，则默认是“bits 16”。
【10.3.3  一般指令的扩展】
接后详细篇幅说明。