Шпаргалка по регистрам x86-64

[Majestio]

Всем привет!

Решил себе для памяти составить "Шпаргалку по регистрам x86-64". Прошу ознакомится, может чего добавить можно, или указать на ошибки

1.1. Регистры общего назначения

16 регистров, которые могут использоваться для хранения данных и адресов:

RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP, R8 — R15

1.2. Регистры сегментов

CS, DS, ES, FS, GS, SS: 16-битные регистры в 64-разрядных системах в основном не используются так, как это было в 16- или 32-разрядных системах, благодаря плоской модели памяти, где вся память доступна как единое пространство. Однако регистры FS и GS все еще имеют значение и могут использоваться для специфических задач, связанных с многопоточностью и управлением памятью.

1.3. Регистры состояния

Эти регистры используются для управления состоянием процессора и выполнения инструкций:

RFLAGS: Регистр состояния, который содержит флаги, указывающие на результат арифметических операций и состояние процессора.

1.4. Регистры SIMD и операций с плавающей точкой

Для работы с векторными данными и параллельными вычислениями используются регистры SIMD (Single Instruction, Multiple Data):

ST0 — ST7: 80-битные регистры FPU, используемые для выполнения операций с плавающей точкой в формате x87. Эти регистры могут хранить числа с плавающей точкой в формате IEEE 754, что позволяет выполнять высокоточные вычисления.

MM0 — MM7: 64-битные регистры используются для выполнения операций с целыми числами.

🖐 По поводу ST* и MM* запилил отдельный топик!

XMM0 — XMM15: 128-битные регистры, используемые для операций с плавающей точкой и целыми числами.

YMM0 — YMM15: 256-битные регистры, которые расширяют XMM-регистры и используются в инструкциях AVX (Advanced Vector Extensions).

ZMM0 — ZMM31: 512-битные регистры, которые используются в современных процессорах, поддерживающих AVX-512, для выполнения различных операций, включая арифметические, логические и операции с плавающей точкой.

1.5. Специальные регистры

Существуют также специальные регистры, которые используются для управления памятью и выполнения операций:

CR0 — CR4: 64-битные регистры управления, используемые для управления режимами работы процессора и управления памятью.

DR0 — DR7: 64-битные регистры отладчика и тестирования играют важную роль в отладке программ и управлении виртуальной памятью.

TR3 — TR7: 64-битные регистры используются для управления тестированием и отладкой в системах с поддержкой виртуальной памяти.

---

ДЛЯ МНОГИХ РЕГИСТРОВ ПРЕДУСМОТРЕН 32-БИТНЫЙ ДОСТУП (К МЛАДШЕЙ ЧАСТИ)

[macomics]

Цитата Majestio @ 19.03.25, 14:18

CS, DS, ES, FS, GS, SS: 16-битные регистры в 64-разрядных системах в основном не используются так, как это было в 16- или 32-разрядных системах, благодаря плоской модели памяти, где вся память доступна как единое пространство. Однако регистры FS и GS все еще имеют значение и могут использоваться для специфических задач, связанных с многопоточностью и управлением памятью.

16-битные регистры указателей сегмента или селекторы в GDT/LDT таблицах c 64-битной или 128-битной теневой частью, содержащей базовый адрес начала сегмента. В 64-битных системах не доступны (там чисто физически значения префиксов сегментов CS/DS/ES/SS в системе команд помечены как недействительные операции), кроме FS и GS, но есть аналоги для CS и DS в MSR регистрах.
IDRT, GDTR - 64-битные указатели на логические адреса расположения таблиц прерываний и описателей блоков сегментов и шлюзов
LDTR - 16-битный селектор в GDT для LDT c 64-битной или 128-битной теневой частью (в теневые части подгружается запись из таблицы для подавления лишних обращений к памяти)
TR - 16-битный селектор текущей TSS c 64-битной или 128-битной теневой частью (Task state segment - аппаратное описание состояния текущей задачи (только регистры общего назначения, но можно до сохранять через FXSAVE и остальное).

Цитата Majestio @ 19.03.25, 14:18

RFLAGS: Регистр состояния, который содержит флаги, указывающие на результат арифметических операций и состояние процессора.

+FSW регистр состояния FPU
FCW регистр управления FPU (для RFLAGS биты управления и состояния смешаны, а у FPU разнесены на 2 разных)

Цитата Majestio @ 19.03.25, 14:18

ST0 — ST7: 80-битные регистры FPU, используемые для выполнения операций с плавающей точкой в формате x87. Эти регистры могут хранить числа с плавающей точкой в формате IEEE 754, что позволяет выполнять высокоточные вычисления.

MM0 — MM7: 64-битные регистры используются для выполнения операций с целыми числами.

+MM0 - MM7 занимают тот же блок регистров что и ST0 - ST7 и для использования первых необходима команда FINIT, а для вторых EMMS (это не относится к XMM0-XMM15

Цитата Majestio @ 19.03.25, 14:18

CR0 — CR4: 64-битные регистры управления, используемые для управления режимами работы процессора и управления памятью.

Еще CR7 (CR0-CR4,CR7)

Сообщение отредактировано: macomics - 19.03.25, 15:03

[Majestio]

Благодарю!!!
Я писал "по-верхам". Буду постепенно вычитывать и дополнять/исправлять.

Сообщение отредактировано: Majestio - 19.03.25, 15:28

[Majestio]

Цитата macomics @ 19.03.25, 14:58

Еще CR7 (CR0-CR4,CR7)

Нашел какую-то противоречивую инфу по этому:

Цитата

1) В архитектуре x86/x86-64 регистры управления (Control Registers, CR) используются для управления режимами работы процессора, виртуализацией, защитой памяти и другими системными функциями. Основные регистры управления — это CR0, CR1, CR2, CR3, CR4, CR8 (в 64-битном режиме). Однако не все из них доступны или используются в современных процессорах.

Цитата

2) В некоторых процессорах (например, Intel) могут быть дополнительные регистры управления, такие как CR5–CR7, но они зарезервированы и не используются. В документации Intel и AMD указано, что попытка доступа к этим регистрам вызовет исключение #UD (Invalid Opcode).

Где бы официальные доки почитать?

[macomics]

https://disk.yandex.ru/d/rFcZy963E67vAg
На англ. Но официальнее некуда. Я по памяти писал. Там и правда CR8
Еще у меня очепятка в IDRT. Должно быть IDTR

Сообщение отредактировано: macomics - 19.03.25, 16:32

[Majestio]

Цитата macomics @ 19.03.25, 16:30

https://disk.yandex.ru/d/rFcZy963E67vAg
На англ. Но официальнее некуда. Я по памяти писал. Там и правда CR8
Еще у меня очепятка в IDRT. Должно быть IDTR

Еще раз - благодарочка!

ЗЫ: Далеко не убегай - ты ещё тут нужен мало-мало

Добавлено 19.03.25, 17:00

Цитата macomics @ 19.03.25, 14:58

+MM0 - MM7 занимают тот же блок регистров что и ST0 - ST7 и для использования первых необходима команда FINIT, а для вторых EMMS (это не относится к XMM0-XMM15

По этому вопросу запилил отдельный топик - также просьба почекать

[Jin X]

Список регистров можно найти вот тут: https://en.wikipedia.org/wiki/X86#32-bit
Картинка: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/comm...gisters_svg.svg

Но тут отсутствуют как минимум:
• Расширение AVX-512: K0-K7
• XCR0 (Extended Control Register не имеет ничего общего с CR0)
• Расширение MPX: BND0-BND3, BNDCFGU, BNDSTATUS
• Расширение AMX: TMM0-TMM7 (они же TILEDATA), TILECFG
• PKRU (Protection Key Rights for User Pages)
• MSR-регистры (их сотни, часть из них доступны через инструкции типа RDPID и пр.)

Вот тут я ещё составлял список когда-то: https://www.cyberforum.ru/showthread.php?p=12316722 (регистра MXCSR_MASK на самом деле нет).

Хороший способ найти все регистры — открыть раздел 13 тома 1 Intel SDM.

P.S. Кстати, возможно, у AMD тоже есть какие-то свои специфичные регистры.

Добавлено 19.03.25, 17:33

Цитата Majestio @ 19.03.25, 14:18

ДЛЯ МНОГИХ РЕГИСТРОВ ПРЕДУСМОТРЕН 32-БИТНЫЙ ДОСТУП (К МЛАДШЕЙ ЧАСТИ)

А ещё к 16-битной и 8-битной (причём, к 2-м 8-битным: младший байт и старший байт младшего слова).

[             RAX              ]
[      EAX     ]
[  AX  ]
[AL][AH]

Добавлено 19.03.25, 17:35
Для статей, кстати, у нас есть раздел Assembler FAQ

[Majestio]

Цитата Jin X @ 19.03.25, 17:25

Для статей, кстати, у нас есть раздел Assembler FAQ

Пасибище!!! Будем изучять А до статьи еще дорасти нужно ...

Цитата Jin X @ 19.03.25, 17:25

А ещё к 16-битной и 8-битной

Да-да, я это еще с TASM помню, исправлю)

[Majestio]

Цитата Jin X @ 19.03.25, 17:25

Картинка: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/comm...gisters_svg.svg

Jin X, судя по картинке ZMM, YMM, XMM от 0 до 15 тоже используют разделяемые регистры?

[Jin X]

Цитата Majestio @ 22.03.25, 10:45

ZMM, YMM, XMM от 0 до 15 тоже используют разделяемые регистры?

Да, XMM – это младшие 128 бит от YMM / ZMM.
Более того, например, AVX / AVX-512 инструкция vmulss (произведение скалярных значений в векторах) работает только с регистрами xmm, потому что делать версию с регистрами большего размера просто нет смысла, т.к. используется только младшие 32 бита.
В 32-битном коде доступны только 8 XMM/YMM/ZMM-регистров, а в 64-битном — 16 XMM/YMM при работе с SSE/AVX и 32 XMM/YMM/ZMM при работе с AVX-512.