Zero-extension ja REX-prefix

Zero-extension ja REX-prefix

x86-64 lisäsi kaksi merkittävää muutosta vanhaan x86:een:

1. Uudet rekisterit: R8..R15. Lisää tilaa argumenteille, paikallisille muuttujille ja optimoinneille.
2. REX-prefiksi: 1 tavun prefix-bitti, joka tekee normaaleista käskyistä 64-bittisiä, koodaa uudet rekisterit, tai laajentaa SIB-osoituksen.

REX:ssä on neljä bittiä, jotka on hyvä tunnistaa:

objdump -d näyttää REX:n raw-tavuna jokaisen käskyn alussa: 48 89 c3 (mov rbx, rax): 0x48 on REX.W, 89 on mov-opcode.

Zero-extension: varoitus

Tämä on x86-64:n pahin gotcha. Kun kirjoitat 32-bittiseen rekisteriin (eax, ebx, ecx, ...), CPU NOLLAA AINA ylemmät 32 bittiä.

1mov     rax, 0xDEADBEEFCAFEBABE
2mov     eax, 1                  ; nyt RAX = 0x00000000_00000001 (ei 0xDEADBEEF_00000001)

Tämä on eri 8- ja 16-bittisille kirjoituksille:

1mov     rax, 0xDEADBEEFCAFEBABE
2mov     ax,  1                  ; RAX = 0xDEADBEEF_CAFE0001 (ax = AL:n + AH:n yhdistelmä, ylemmät 48 säilyvät)
3mov     al,  1                  ; RAX = 0xDEADBEEF_CAFEBA01

Miksi näin? Suorituskykyä varten. Jos jokainen 32-bittinen kirjoitus säilyttäisi 32 ylintä bittiä, RAX:n koko 64-bittinen pakkaus olisi tieto-riippuvuus joka ketjuttaa jokaisen 32-bittisen käskyn aiempiin. Pyyhkimällä CPU katkaisee ketjun ja saa OoO-suoritus enemmän rinnakkaisuutta.

Tästä kannattaa muistaa

Sama pätee ADD/SUB/XOR/AND/OR-perheelle: 32-bittinen operaatio NOLLAA ylimmät 32 bittiä.

xor eax, eax on x86-64:n nopein tapa nollata koko RAX: kompakti 2-tavuinen koodaus ja zero-extension nollaa ylimmät 32 bittiä siinä samalla.