X86 OPCode

ID:94349 · 發(fā)表于 2015-11-2 14:26

指令格式

X86 指令集單字節(jié)代碼表

ASCII表

legacy prefix 分類(1) operand size override prefix：66H --- 改變操作數(shù)大小
(2) address size override preifx：67H --- 改變操作數(shù)地址模式
(3) segment override prefix：改變 memory 操作數(shù)段選擇子，包括：

2E --- CS register
3E --- DS register
26 --- ES register
64 --- FS register
65 --- GS register
36 --- SS register

(4) rep/repz prefix：F3H --- 串指字重復(fù)執(zhí)行
(5) repnz prefix：F2H --- 串指字重復(fù)執(zhí)行
(6) lock prefix： F0H --- LOCK

表 4.3.1

模式	default operand size	effective operand size	prefix	REX prefix	描述
16 模式	16	16	---	---	16 位模式下的 2 種 default operand size 的情形
		32	66H
	32	16	66H
		32	---
32 模式	16	16	---	---	32 位模式下的 2 種 default operand size 的情形
		32	66H
	32	16	66H
		32	---
64 模式	32	16	66H	---	64 位模式下的 2 種 default operand size 情形
		32	---	---
		64	---	REX.W = 1
	* 64	16	66H	---
		64	---

每一種模式下都分為 2 種 default operand size 情形，除了 64 位模式下 default operand size 是 32 時，有 3 種 effective operand size 外，其它都是 2 種 effective operand size
表中：--- 表示無需 prefix，REX.W = 1 表示：調(diào)整到 64 位（REX.W = 0 它是使用 default operand size）
* 標注處的 default operand size ＝ 64 只有少數(shù)的指令 default operand size 是 64 位，大部分指令的 default 是 32 位的。

在 1 個字節(jié)的空間里：00 ~ FF，Prefix 與 Opcode 共同占用這個空間。
由于 x86/x64 是 CISC 架構(gòu)，指令不定長。解碼器解碼的唯一途徑就是按指令編碼的序列進行解碼，關(guān)鍵是第 1 字節(jié)是什么？如：遇到 66h，它就是 prefix，遇到 89h，它就是 Opcode。

Prefix 與 Opcode 共享空間的原因是：Prefix 是可選的。在編碼序列里，只有 Opcode 是不可缺少的，其它都是可選。這就決定了指令編碼中的第 1 個字節(jié)對解碼工作的重要性。

除了 1 個字節(jié)的 Opcode 外，還有 2 個字節(jié)的 Opcode 以及 3 個字節(jié)的 Opcode，第 2 個 Opcode 碼是由 0F 字節(jié)進行引導(dǎo)，這個 0F 被稱為 escape prefix。即：2 個字節(jié)的 Opcode 碼，其第 1 個 Opcode 必定是 0F 字節(jié)。

在 16 位模式下
- 當 default operand size 是 16 位時：需要調(diào)整為 32 位，需要加 66H prefix
- 當 default operand size 是 32 位時：需要調(diào)整為 16 位，需要加 66H prefix
在 32 位模式下
- 當 default operand size 是 16 位時：需要調(diào)整為 32 位，需要加 66H prefix
- 當 default operand size 是 32 位時：需要調(diào)整為 16 位，需要加 66H prefix
在 64 位模式下
- 當 default operand size 是 32 位時：需要調(diào)整為 16 位時，需要加 66H prefix。需要調(diào)整到 64 位時，需要加 REX prefix
- 當 default operand size 是 64 位時： 不能調(diào)整到 32 位，調(diào)整到 16 位時，需要 66H prefix

在 64 位的 default operand size 下，effective 只有 2 種：16 位和 64 位。因此：只能使用 66H prefix 調(diào)整到 16 位，不能調(diào)整到 32 位

1.1 escape prefix x86/x64 平臺上的 3 個字節(jié)的 Opcode 碼是通過 escape prefix + opcode 形式。
這些 escape prefix 可以理解為：引導(dǎo)性的 prefix，這些 prefix 可以說是 opcode 的一部分。
這些 escape prefix（引導(dǎo) prefix）是：

0F
0F 3A
3F 38

3 個字節(jié)的 Opcode 用于 SIMD 指令上（SSE1 ~ SSE4 系列，AVX 指令以及 XOP 指令）
1.2 SIMD prefix在大多數(shù) SIMD 指令上，SIMD prefix 與 escape prefix 聯(lián)合起來。
這些 SIMD prefix 包括：

66
F2
F3

1.3 escape prefix 與 SIMD prefix 總結(jié)

---	值	說明
escape prefix	0f	引導(dǎo) opcode
	0f 38
	0f 3A
SIMD prefix	66	SIMD 指令修飾性 prefix
	F3
	F2

例子：movntdq xmmword ptr [rax], xmm0
這條指令是 SSE2 指令，它 encodes 是：66 0f e7 00
它的 Opcode 是 66 0f e7 （3 bytes opcode），這里 66 是 SIMD prefix，0f 是 escape prefix

表3： 16 位的 ModRM 尋址

ModRM.mod	ModRM.r/m	ModRM.r/m 尋址
00	000	[bx+si]
	001	[bx+di]
	010	[bp+si]
	011	[bp+di]
	100	[si]
	101	[di]
	110	[disp16]
	111	[bx]
01	000	[bx+si+disp8]
	001	[bx+di+disp8]
	010	[bp+si+disp8]
	011	[bp+di+disp8]
	100	[si+disp8]
	101	[di+disp8]
	110	[bp+disp8]
	111	[bx+disp8]
10	000	[bx+si+disp16]
	001	[bx+di+disp16]
	010	[bp+si+disp16]
	011	[bp+di+disp16]
	100	[si+disp16]
	101	[di+disp16]
	110	[bp+disp16]
	111	[bx+disp16]
11	000	ax
	001	cx
	010	dx
	011	bx
	100	sp
	101	bp
	110	si
	111	di

64 位尋址下的 ModRM

ModRM.mod	ModRM.r/m	ModRM.r/m 尋址
ModRM.mod	ModRM.r/m	REX.B = 0	REX.B = 1
00	000	[rax]	[r8]
	001	[rcx]	[r9]
	010	[rdx]	[r10]
	011	[rbx]	[r11]
	100	[SIB]	[SIB]
	101	[disp32] 或 [rip + disp32] *	[disp32] 或 [rip + disp32]
	110	[rsi]	[r14]
	111	[rdi]	[r15]
01	000	[rax + disp8]	[r8 + disp8]
	001	[rcx + disp8]	[r9 + disp8]
	010	[rdx + disp8]	[r10 + disp8]
	011	[rbx + disp8]	[r11 + disp8]
	100	[SIB + disp8]	[SIB + disp8]
	101	[rbp + disp8]	[r13 + disp8]
	110	[rsi + disp8]	[r14 + disp8]
	111	[rdi + disp8]	[r15 + disp8]
10	000	[rax + disp32]	[r8 + disp32]
	001	[rcx + disp32]	[r9 + disp32]
	010	[rdx + disp32]	[r10 + disp32]
	011	[rbx + disp32]	[r11 + disp32]
	100	[SIB + disp32]	[SIB + disp32]
	101	[rbp + disp32]	[r13 + disp32]
	110	[rsi + disp32]	[r14 + disp32]
	111	[rdi + disp32]	[r15 + disp32]
11	000	rax	r8
	001	rcx	r9
	010	rdx	r10
	011	rbx	r11
	100	rsp	r12
	101	rbp	r13
	110	rsi	r14
	111	rdi	r15

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