深入了解64位模式下的通用寄存器

深入了解64位模式下的通用寄存器

目录

1. 64位模式下的通用寄存器
   • 64位模式下的相似之处
   • 64位模式下的不同之处
   • 可用的寄存器
2. 编写64位程序时的操作数大小
   • 工作于32位操作数大小
   • 工作于64位操作数大小
   • 新的通用寄存器
3. 寄存器前缀和引用规则
   • 操作数前缀
   • 64位模式下的可用寄存器
   • 兼容模式下的寄存器保留
4. 实模式与兼容模式
   • 实模式和兼容模式的概念
   • 内存模型的使用
   • 兼容模式下的寄存器undefined值
5. 目标寄存器的位数问题
   • 操作数位数决定结果
   • 64位通用寄存器的限制
   • 8位和16位操作数的结果与限制
6. 寄存器在模式切换中的问题
   • 64位通用寄存器上32位模式的限制
   • 寄存器切换时上32位丢失的问题

64位模式下的通用寄存器

在64位模式下，与32位模式相同，共有16个通用寄存器，并且默认操作数大小是32位。然而，在64位模式下，这些通用寄存器能够处理32位或64位的操作数。因此，即使你在64位程序中使用32位操作数，你仍然可以使用所有这些寄存器，包括EAX寄存器。这样做只是为了让你知道这些寄存器的操作数大小是32位。

所以，如果指定了64位操作数大小，你可以使用以下这些寄存器进行操作。除了我们之前提到的寄存器之外，还有额外的8个新通用寄存器可供使用。所有这些寄存器都可以按字节（byte）、字（WORD）、双字（double word）和四字（quad word）级别进行访问。

但是，在64位模式下，只有REX前缀可以生成64位操作数或引用R8到R15寄存器。所以，如果你想生成64位操作数，就要使用REX前缀。对于R8到R15寄存器的引用，也需要使用REX前缀。

• 注：有趣的笑话——是否有一个R2D2寄存器？

值得注意的是，在从64位模式向兼容模式切换时，RA到R15和XMM8到XMM15寄存器是被保留的。也就是说，在64位模式和32位模式之间切换时，这些寄存器的值是不变的。然而，在从64位模式通过兼容模式转换为传统或真实代码模式时，RA到R15寄存器和XMM8到XMM15寄存器的值是未定义的。这意味着在这种模式下，这些寄存器的值是不确定的。

总结：在64位模式下，通用寄存器的使用具有一些限制和特殊规则。由于寄存器的不同操作数大小，操作结果也会有所不同。并且在64位模式下，对于一些特定模式切换，寄存器的值可能会出现未定义的情况。

编写64位程序时的操作数大小

在64位模式下，操作数的大小决定了目标通用寄存器中有效位的数量。根据不同的操作数大小，可以得到不同位数的结果：

1. 64位操作数生成64位结果。
2. 32位操作数生成32位结果。
3. 8位和16位操作数生成相应位数的结果，同时目标通用寄存器的高位（56位或48位）不会被修改。

当需要将8位或16位操作的结果用于64位地址计算时，需要使用符号扩展来显式地将其扩展为64位操作数。可以使用特定的标志寄存器来实现64位操作数的符号扩展。

需要注意的是，在64位通用寄存器中，高32位是未定义的，当切换模式从64位切换到32位时，通用寄存器的高32位不会被保存，在64位模式和32位模式之间切换时，软件不能依赖这些位来保持值的稳定。因此，在切换模式时，软件必须避免依赖这些位来保持值的稳定，否则可能会导致错误。

问题：在64位和32位模式之间切换存在哪些问题？需要考虑的问题是，在切换模式时，相同的通用寄存器的高32位是未定义的。

寄存器在模式切换中的问题

在从64位模式切换到32位模式时，64位通用寄存器的高32位是未定义的。换句话说，在进入32位模式后，通用寄存器的高32位的值没有被保留。所以，在软件开发过程中，不能依赖这些位来保持值的恒定。如果需要在64位和32位模式之间切换，并保持通用寄存器（尤其是目标寄存器）的值不变，可能需要考虑其他的处理方式。

问题：在切换64位和32位模式时，可能遇到的问题是目标寄存器的高32位是未定义的。这是否意味着在切换模式时，程序会被中断？