64位微處理器應用編程

本書以與32位x86體系結構兼容為目標，以AMD公司的x8664和Intel Itanium體系結構的64位微處理器為對象，重點介紹64位微處理器的應用編程環境、通用編程、x87浮點指令與編程、MMX和XMM多媒體指令編程和科學計算編程。 ^[2] 

第1章引言1

1.1微處理器進入64位時代1

1.2術語和記法4

第2章AMDx8664體系結構概要10

2.1引言10

2.1.1新特徵10

2.1.2寄存器11

2.1.3指令集12

2.2操作模式14

2.2.1長模式14

2.2.2傳統模式15

第3章內存模型16

3.1內存組織16

3.1.1虛擬存儲器16

3.1.2段寄存器17

3.1.3物理內存17

3.1.4內存管理18

3.2內存尋址19

3.2.1字節順序19

3.2.264位規範地址20

3.2.3有效地址21

3.2.4地址長度前綴22

3.2.5RIP相對尋址23

3.3指針23

3.4堆棧操作24

3.5指令指針24

第4章通用編程26

4.1寄存器26

4.1.1傳統寄存器26

4.1.264位模式寄存器27

4.1.3GPR的隱含使用31

4.1.4標誌寄存器34

4.1.5指令指針寄存器36

4.2操作數36

4.2.1數據類型36

4.2.2操作數規模和超越默認的操作數規模38

4.2.3操作數尋址39

4.2.4數據對齊39

4.3指令摘要40

4.3.1語法40

4.3.2數據傳送指令40

4.3.3數據變換指令44

4.3.4裝入段寄存器指令46

4.3.5裝入有效地址指令47

4.3.6算術運算指令47

4.3.7旋轉和移位指令49

4.3.8比較和測試指令50

4.3.9邏輯指令52

4.3.10串指令53

4.3.11控制傳送指令54

4.3.12標誌指令58

4.3.13輸入和輸出指令59

4.3.14信號量指令60

4.3.15處理器信息指令60

4.3.16高速緩存與存儲管理指令61

4.3.17無操作指令62

4.3.18系統調用和返回指令62

4.4通用指令在64位模式的規則63

4.5指令前綴65

4.5.1傳統前綴66

4.5.2REX前綴67

4.6特徵檢測68

4.7控制傳送69

4.7.1概要69

4.7.2特權級70

4.7.3過程堆棧70

4.7.4跳轉72

4.7.5過程調用72

4.7.6從過程返回73

4.7.7系統調用74

4.7.8對於分支的通用考慮75

4.7.9在64位模式的分支75

4.7.10中斷和異常76

4.8輸入輸出79

4.8.1I/O尋址80

4.8.2I/O順序80

4.8.3保護模式I/O81

4.9存儲優化81

4.9.1訪問內存81

4.9.2強制存儲器順序82

4.9.3高速緩存84

4.9.4緩存操作85

4.9.5緩存污染85

4.9.6緩存控制指令86

4.10性能考慮87

第5章x87浮點指令編程90 ^[3] 

5.1概要90

5.1.1起源90

5.1.2兼容性90

5.2能力91

5.3寄存器91

5.3.1x87數據寄存器91

5.3.2x87狀態字寄存器93

5.3.3x87控制字寄存器95

5.3.4x87標記字寄存器97

5.3.5指針和操作碼狀態98

5.3.6x87環境99

5.3.7浮點仿真99

5.4操作數100

5.4.1操作數尋址100

5.4.2數據類型100

5.4.3數表示103

5.4.4數的編碼105

5.4.5精度107

5.4.6舍入108

5.5指令摘要108

5.5.1語法109

5.5.2數據傳送和轉換110

5.5.3裝入常數112

5.5.4算術運算112

5.5.5超越函數116

5.5.6比較和測試117

5.5.7堆棧管理119

5.5.8無操作120

5.5.9控制120

5.6指令對rFLAGS的影響123

5.7指令前綴123

5.8特徵檢測124

5.9異常124

5.9.1通用異常124

5.9.2x87浮點異常125

5.9.3x87浮點異常特權127

5.9.4x87浮點異常屏蔽128

5.10狀態保存133

5.10.1保存和恢復狀態133

5.10.2保存恢復指令133

5.11性能考慮134

5.11.1用128位媒體碼替換x87碼134

5.11.2使用FCOMIFCMOVx分支134

5.11.3使用FSINCOS代替FSIN和FCOS134

5.11.4打開依賴鏈134

第6章64位、128位媒體和科學編程135

6.1概要135

6.1.1起源135

6.1.2兼容性135

6.2能力136

6.2.1並行操作137

6.2.2數據轉換和重組138

6.2.3矩陣運算141

6.2.4飽和142

6.2.5分支刪除143

6.2.6浮點向量運算144

6.3寄存器145

6.3.1MMXTM寄存器145

6.3.2XMM寄存器145

6.3.3MXCSR寄存器147

6.3.4其他寄存器149

6.3.5rFLAGS寄存器149

6.4操作數149

6.4.1數據類型150

6.4.2操作數尺寸和超越152

6.4.3操作數尋址152

6.4.4數據對齊152

6.4.5整型數據類型153

6.4.664位媒體浮點數據類型154

6.4.7128位媒體浮點數據類型156

6.4.8浮點數表示157

6.4.9浮點數編碼159

6.4.10浮點舍入160

6.5指令摘要——整型指令161

6.5.1語法162

6.5.2退出媒體狀態163

6.5.3數據傳送163

6.5.4數據轉換168

6.5.5數據重組169

6.5.6算術運算174

6.5.7移位178

6.5.8比較180

6.5.9邏輯指令182

6.5.10保存和恢復狀態182

6.6指令摘要——浮點指令183 ^[3] 

5.1概要90

5.1.1起源90

5.1.2兼容性90

5.2能力91

5.3寄存器91

5.3.1x87數據寄存器91

5.3.2x87狀態字寄存器93

5.3.3x87控制字寄存器95

5.3.4x87標記字寄存器97

5.3.5指針和操作碼狀態98

5.3.6x87環境99

5.3.7浮點仿真99

5.4操作數100

5.4.1操作數尋址100

5.4.2數據類型100

5.4.3數表示103

5.4.4數的編碼105

5.4.5精度107

5.4.6舍入108

5.5指令摘要108

5.5.1語法109

5.5.2數據傳送和轉換110

5.5.3裝入常數112

5.5.4算術運算112

5.5.5超越函數116

5.5.6比較和測試117

5.5.7堆棧管理119

5.5.8無操作120

5.5.9控制120

5.6指令對rFLAGS的影響123

5.7指令前綴123

5.8特徵檢測124

5.9異常124

5.9.1通用異常124

5.9.2x87浮點異常125

5.9.3x87浮點異常特權127

5.9.4x87浮點異常屏蔽128

5.10狀態保存133

5.10.1保存和恢復狀態133

5.10.2保存恢復指令133

5.11性能考慮134

5.11.1用128位媒體碼替換x87碼134

5.11.2使用FCOMIFCMOVx分支134

5.11.3使用FSINCOS代替FSIN和FCOS134

5.11.4打開依賴鏈134

第6章64位、128位媒體和科學編程135

6.1概要135

6.1.1起源135

6.1.2兼容性135

6.2能力136

6.2.1並行操作137

6.2.2數據轉換和重組138

6.2.3矩陣運算141

6.2.4飽和142

6.2.5分支刪除143

6.2.6浮點向量運算144

6.3寄存器145

6.3.1MMXTM寄存器145

6.3.2XMM寄存器145

6.3.3MXCSR寄存器147

6.3.4其他寄存器149

6.3.5rFLAGS寄存器149

6.4操作數149

6.4.1數據類型150

6.4.2操作數尺寸和超越152

6.4.3操作數尋址152

6.4.4數據對齊152

6.4.5整型數據類型153

6.4.664位媒體浮點數據類型154

6.4.7128位媒體浮點數據類型156

6.4.8浮點數表示157

6.4.9浮點數編碼159

6.4.10浮點舍入160

6.5指令摘要——整型指令161 ^[3] 

6.5.1語法162

6.5.2退出媒體狀態163

6.5.3數據傳送163

6.5.4數據轉換168

6.5.5數據重組169

6.5.6算術運算174

6.5.7移位178

6.5.8比較180

6.5.9邏輯指令182

6.5.10保存和恢復狀態182

6.6指令摘要——浮點指令183

6.6.1語法183

6.6.2數據轉換183

6.6.3數據傳送186

6.6.4數據重組188

6.6.5算術運算190

6.6.6比較194

6.6.7128位媒體邏輯指令197

6.7指令對標誌的影響197

6.8指令前綴198

6.8.1支持的前綴198

6.8.2特殊使用和保留的前綴198

6.8.3引起異常的前綴198

6.9特徵檢測198

6.10異常199

6.10.1通用異常199

6.10.2x87浮點異常200

6.10.3128位媒體指令引起的SIMD浮點異常201

6.10.4SIMD浮點異常優先級203

6.10.5SIMD浮點異常屏蔽204

6.11在執行64位媒體指令上採取的動作207

6.12混合媒體碼和x87碼208

6.12.1混合代碼208

6.12.2清MMX狀態208

6.13狀態保存209

6.13.1狀態保存和恢復209

6.13.2狀態保存指令209

6.13.3參數傳遞210

6.13.4在MMX寄存器中訪問操作數210

6.14性能考慮210

第7章IntelItanium體系結構的應用編程213

7.1術語213

7.2IntelItanium體系結構介紹214

7.2.1操作環境214

7.2.2指令集轉換模型概要215

7.2.3IntelItanium指令集特性215

7.2.4指令級並行216

7.2.5編譯器至處理器通信216

7.2.6猜測216

7.2.7預測218

7.2.8寄存器堆棧218

7.2.9分支219

7.2.10寄存器旋轉219

7.2.11浮點體系結構219

7.2.12多媒體支持220

7.3執行環境220

7.3.1應用程序寄存器狀態220

7.3.2內存儲器230

7.4應用編程模式231

7.4.1寄存器堆棧232

7.4.2整數計算指令234

7.4.3預測和比較指令237

7.4.4內存訪問指令240

7.4.5分支指令243

7.4.6多媒體指令248

7.4.7寄存器文件傳送指令250

7.4.8字符串和總數252

7.4.9特權級傳送252

7.5浮點編程模式252

7.5.1數據類型和格式252

7.5.2浮點狀態寄存器256

7.5.3浮點指令259

7.6在IntelItanium系統環境中IA32應用程序執行模式268

7.6.1指令集方式269

7.6.2IA32應用寄存器狀態模式270

7.6.3存儲模型概要287

7.6.4IntelItanium寄存器的IA32使用288

參考文獻290 ^[3]