Architettura x64

L'architettura x64 è un'estensione compatibile con le versioni precedenti di x86. Fornisce una nuova modalità a 64 bit e una modalità legacy a 32 bit, identica a x86.

Il termine "x64" include sia AMD 64 che Intel64. I set di istruzioni sono quasi identici.

Registri

x64 estende i registri per utilizzo generico x86 da 64 bit e aggiunge 8 nuovi registri a 64 bit. I registri a 64 bit hanno nomi che iniziano con "r". Ad esempio, l'estensione a 64 bit di eax è denominatarax. I nuovi registri sono denominati r8 a r15.

I 32 bit inferiori, 16 bit e 8 bit di ogni registro sono direttamente indirizzabili negli operandi. Sono inclusi i registri, ad esempio esi, i cui 8 bit inferiori non erano indirizzabili in precedenza. Nella tabella seguente vengono specificati i nomi del linguaggio di assembly per le parti inferiori dei registri a 64 bit.

Le operazioni che eseguono l'output in una sottoregola a 32 bit vengono estese automaticamente all'intero registro a 64 bit. Le operazioni che generano l'output in sottogisteri a 8 bit o a 16 bit non sono estese a zero (questo è il comportamento x86 compatibile).

I 8 bit elevati di ax, bx, cx e dx sono ancora indirizzabili come ah, bh, ch, dh, ma non possono essere usati con tutti i tipi di operandi.

Il puntatore alle istruzioni eip e i flag sono stati estesi rispettivamente a 64 bit (rip e rflag).

Il processore x64 offre anche diversi set di registri a virgola mobile:

• Otto registri x80 bit x87.

• Otto registri MMX a 64 bit. Questi registri si sovrappongono ai registri x87.

• Il set originale di otto registri SSE a 128 bit è aumentato a sedici.

Convenzioni di chiamata

A differenza del compilatore X86, il compilatore C/C++ supporta solo una convenzione di chiamata su x64. Questa convenzione di chiamata sfrutta il numero maggiore di registri disponibili in x64:

• I primi quattro parametri integer o puntatore vengono passati nei registri rcx, rdx, r8 e r9 .

• I primi quattro parametri a virgola mobile vengono passati nei primi quattro registri SSE, xmm0-xmm3.

• Il chiamante riserva spazio nello stack per gli argomenti passati nei registri. La funzione denominata può usare questo spazio per sversare il contenuto dei registri nello stack.

• Tutti gli argomenti aggiuntivi vengono passati allo stack.

• Un valore restituito integer o puntatore viene restituito nel registro rax , mentre viene restituito un valore restituito a virgola mobile in xmm0.

• rax, rcx, rdx, r8-r11 sono volatili.

• rbx, rbp, rdi, rsi, r12-r15 sono nonvolatile.

La convenzione chiamante per C++ è simile. Questo puntatore viene passato come primo parametro implicito. I tre parametri successivi vengono passati nei registri rimanenti, mentre il resto viene passato nello stack.

Modalità di indirizzamento

Le modalità di indirizzamento in modalità a 64 bit sono simili ma non identiche a x86.

• Le istruzioni che fanno riferimento ai registri a 64 bit vengono eseguite automaticamente con precisione a 64 bit. Ad esempio , mov rax, [rbx] sposta 8 byte a partire da rbx in rax.

• Una forma speciale dell'istruzione mov è stata aggiunta per costanti immediate a 64 bit o indirizzi costanti. Per tutte le altre istruzioni, costanti immediate o indirizzi costanti sono ancora 32 bit.

• X64 offre una nuova modalità di indirizzamento relativo al rip. Le istruzioni che fanno riferimento a un singolo indirizzo costante vengono codificate come offset dal rip. Ad esempio, l'istruzione mov rax, [addr] sposta 8 byte a partire da addr + rip to rax.

Istruzioni, ad esempio jmp, chiamata, push e pop, che fanno implicitamente riferimento al puntatore alle istruzioni e al puntatore dello stack considerarli come registri a 64 bit in x64.

Vedi anche

• X86-64 Wikipedia

• Risorse per sviluppatori AMD 64

• Intel - Introduzione all'assembly x64

• Primer x64 - Tutto quello che devi sapere per avviare la programmazione di sistemi Windows a 64 bit - Matt Pietrek

• La storia delle convenzioni chiamanti, parte 5: amd64 Raymond Chen