x86 架構

Intel x86 處理器使用複雜的指令集電腦 (CISC) 架構，這表示有少量的特殊用途暫存器，而不是大量的一般用途暫存器。 這也表示複雜的特殊用途指示會優先。

x86 處理器至少會追蹤其繼承，至少回溯到 8 位 Intel 8080 處理器。 x86 指令集中的許多特性都是因為與該處理器 (的回溯相容性，以及其 Zilog Z-80 變體) 。

Microsoft Win32 使用 32 位平面模式的 x86 處理器。 本檔只會著重于一般模式。

寄存 器

x86 架構包含下列不具特殊許可權的整數暫存器。

eax	蓄電池
ebx	基底暫存器
ecx	計數器暫存器
edx	資料暫存器 - 可用於 I/O 埠存取和算術函式
Esi	來源索引暫存器
Edi	目的地索引暫存器
Ebp	基底指標暫存器
Esp	堆疊指標

所有整數暫存器都是 32 位。 不過，其中許多都有 16 位或 8 位子登錄。

ax	低 16 位 eax
Bx	低 16 位 ebx
殘雪	Ecx的低 16 位
Dx	低 16 位 edx
si	esi的低 16 位
di	低 16 位 edi
Bp	低 16 位 ebp
sp	esp的低 16 位
鋁	低 8 位 eax
啊	高 8 位 的 ax
bl	低 8 位 ebx
Bh	高 8 位 bx
Cl	Ecx的低 8 位
ch	高 8 位 cx
Dl	低 8 位 edx
dh	高 8 位 dx

在子登錄上操作只會影響子註冊，而且子註冊以外的部分都不會影響。 例如，儲存至 ax 暫存器會維持 Eax 暫存器的高 16 位不變。

使用 ？ (Evaluate Expression) 命令時，暫存器前面應該加上 「at」 符號 ( @ ) 。 例如，您應該使用？ @ax而不是？ ax。 這可確保偵錯工具會將 ax 辨識為暫存器，而不是符號。

不過， r (Registers) 命令中不需要 (@) 。 例如， r ax=5 一律會正確解譯。

處理器目前狀態有兩個其他暫存器很重要。

Eip	指令指標
flags	flags

指令指標是所執行指令的位址。

旗標暫存器是單一位旗標的集合。 許多指示都會改變旗標來描述指令的結果。 然後，這些旗標可以透過條件式跳躍指示進行測試。 如需詳細資訊 ，請參閱 x86 旗標 。

呼叫慣例

x86 架構有數個不同的呼叫慣例。 幸運的是，它們全都遵循相同的暫存器保留和函式傳回規則：

• 函式必須保留所有暫存器，但 eax、 ecx和 edx除外，它可以在函式呼叫和 esp 之間變更，而 esp必須根據呼叫慣例進行更新。

• 如果結果為 32 位或更小， eax 暫存器就會接收函式傳回值。 如果結果為 64 位，則結果會儲存在 edx：eax 配對中。

以下是 x86 架構上所使用的呼叫慣例清單：

• Win32 (__stdcall)

  函式參數會在堆疊上傳遞、由右至左推送，而被呼叫端會清除堆疊。

• 原生 C++ 方法呼叫 (也稱為 thiscall)

  函式參數會在堆疊上傳遞、由右至左推入、在 ecx 暫存器中傳遞「this」 指標，而被呼叫者會清除堆疊。

• C++ 方法呼叫的 COM (__stdcall)

  函式參數會在堆疊上傳遞、由右至左推入，然後在堆疊上推送「this」 指標，然後呼叫 函式。 被呼叫端會清除堆疊。

• __fastcall

  前兩個 DWORD 或較小的引數會在 ecx 和 edx 暫存器中傳遞。 其餘參數會在堆疊上傳遞，由右至左推送。 被呼叫端會清除堆疊。

• __cdecl

  函式參數會在堆疊上傳遞、由右至左推送，而呼叫端會清除堆疊。 __cdecl呼叫慣例會用於具有可變長度參數的所有函式。

偵錯工具顯示暫存器和旗標

以下是偵錯工具暫存器顯示範例：

eax=00000000 ebx=008b6f00 ecx=01010101 edx=ffffffff esi=00000000 edi=00465000
eip=77f9d022 esp=05cffc48 ebp=05cffc54 iopl=0         nv up ei ng nz na po nc
cs=001b  ss=0023  ds=0023  es=0023  fs=0038  gs=0000             efl=00000286

在使用者模式偵錯中，您可以忽略 iopl 和偵錯工具顯示的完整最後一行。

x86 旗標

在上述範例中，第二行結尾的兩個字母代碼是 旗標。 這些是單一位暫存器，而且具有各種用途。

下表列出 x86 旗標：

旗標程式碼	旗標名稱	值	旗標狀態	Description
of	溢位旗標	0 1	nvov	無溢位 - 溢位
Df	方向旗標	0 1	updn	向上方向 - 往下方向
if	中斷旗標	0 1	diei	已停用中斷 - 已啟用中斷
S f	符號旗標	0 1	plng	正 (或零) - 負數
Zf	零旗標	0 1	nzzr	非零 - 零
Af	輔助攜帶旗標	0 1	naac	無輔助攜帶 - 輔助攜帶
pf	同位旗標	0 1	pepo	同位奇數 - 同位偶數
Cf	攜帶旗標	0 1	nccy	無攜帶 - 攜帶
Tf	陷阱旗標			如果 tf 等於 1，處理器會在執行一個指令之後引發STATUS_SINGLE_STEP例外狀況。 偵錯工具會使用此旗標來實作單一步驟追蹤。 其他應用程式不應該使用它。
iopl	I/O 許可權等級			I/O 許可權等級 這是兩位整數，其值介於零到 3 之間。 作業系統會使用它來控制硬體的存取。 應用程式不應該使用它。

當暫存器顯示為偵錯工具命令視窗中某些命令的結果時，它是顯示的 旗標狀態 。 不過，如果您想要使用 r (Registers) 命令來變更旗標，您應該透過 旗標程式碼加以參考。

在 WinDbg 的 [暫存器] 視窗中，旗標程式碼是用來檢視或改變旗標。 不支援旗標狀態。

範例如下。 在上述暫存器顯示中，旗標狀態 ng 隨即出現。 這表示正負號旗標目前設定為 1。 若要變更此值，請使用下列命令：

r sf=0

這會將符號旗標設定為零。 如果您執行另一個暫存器顯示，則不會顯示 ng 狀態碼。 相反地，將會顯示 pl 狀態碼。

[符號旗標]、[零旗標] 和 [攜帶旗標] 是最常使用的旗標。

條件

條件描述一或多個旗標的狀態。 x86 上的所有條件式作業都會以條件表示。

組合器會使用一或兩個字母縮寫來代表條件。 條件可以透過多個縮寫來表示。 例如，AE (「高於或等於」) 與 NB (「不低於」) 相同。 下表列出一些常見的條件及其意義。

條件名稱	Flags	意義
Z	ZF=1	最後一個作業的結果為零。
NZ	ZF=0	最後一個作業的結果不是零。
C	CF=1	上次作業需要攜帶或借用。 (針對不帶正負號的整數，這表示 overflow.)
NC	CF=0	上次作業不需要攜帶或借用。 (針對不帶正負號的整數，這表示 overflow.)
S	SF=1	最後一個作業的結果已設定高位。
NS	SF=0	最後一個作業的結果具有其高位清除。
O	OF=1	當視為帶正負號的整數運算時，最後一個作業會造成溢位或下溢。
否	OF=0	當視為帶正負號的整數運算時，最後一個作業不會造成溢位或下溢。

條件也可以用來比較兩個值。 cmp指令會比較其兩個運算元，然後設定旗標，就像從另一個運算元減去一個運算元一樣。 下列條件可用來檢查 cmpvalue1、 value2的結果。

條件名稱	Flags	CMP 作業之後的意義。
E	ZF=1	value1 == value2。
NE	ZF=0	value1 ！= value2。
GE NL	SF=OF	value1>= value2。 值會被視為帶正負號的整數。
LE NG	ZF=1 或 SF！=OF	value1<= value2。 值會被視為帶正負號的整數。
G NLE	ZF=0 和 SF=OF	value1>value2。 值會被視為帶正負號的整數。
L NGE	SF！=OF	value1<value2。 值會被視為帶正負號的整數。
AE NB	CF=0	value1>= value2。 值會被視為不帶正負號的整數。
BE NA	CF=1 或 ZF=1	value1<= value2。 值會被視為不帶正負號的整數。
A NBE	CF=0 和 ZF=0	value1>value2。 值會被視為不帶正負號的整數。
B NAE	CF=1	value1<value2。 值會被視為不帶正負號的整數。

條件通常用來處理 cmp 或 測試 指令的結果。 例如

cmp eax, 5
jz equal

比較 eax 暫存器與數位 5，方法是計算運算式 (eax - 5) ，並根據結果設定旗標。 如果減法的結果為零，則會設定 zr 旗標，而 jz 條件將會是 true，因此會採用跳躍。

資料類型

• 位元組：8 位

• word：16 位

• dword：32 位

• qword：64 位 (包含浮點雙精度浮點數)

• 第二：80 位 (包含浮點擴充雙精度浮點雙精度浮點數)

• oword：128 位

符號

下表指出用來描述元件語言指示的標記法。

標記法	意義
r、 r1、 r2...	暫存器
m	記憶體位址 (如需詳細資訊，請參閱成功定址模式一節。)
#n	即時常數
r/m	註冊或記憶體
r/#n	暫存器或立即常數
r/m/#n	暫存器、記憶體或立即常數
Cc	上述 [條件] 區段中所列的條件碼。
T	「B」、「W」 或 「D」 (位元組、單字或 dword)
accT	大小 T 累積器： 如果T = 「B」， 則 ax 如果 T = 「W」，則為 eax if T = 「D」

定址模式

有數種不同的定址模式，但它們全都採用 T ptr [expr]形式，其中 T 是某些資料類型 (請參閱上述資料類型一節 ) ，expr 是涉及常數和暫存器的一些運算式。

大部分模式的標記法都可以被推斷，而不需要太多困難。 例如， BYTE PTR [esi+edx*8+3] 表示「取得 esi 暫存器的值，將 它新增至 edx 暫存器的值八倍，再新增三次，然後在產生的位址存取位元組」。

流水線

Pentium 是雙重問題，這表示它可以在一個時鐘刻度中執行最多兩個動作。 不過，一次能夠執行兩個動作的規則 (稱為 配對) 非常複雜。

因為 x86 是 CISC 處理器，所以您不需要擔心跳躍延遲位置。

同步處理的記憶體存取

載入、修改和儲存指示可以接收 鎖定 前置詞，其會修改指示，如下所示：

1. 發出指令之前，CPU 會排清所有擱置的記憶體作業，以確保一致性。 系統會放棄所有資料預先擷取。

2. 發出指示時，CPU 將具有匯流排的獨佔存取權。 這可確保載入/修改/存放區作業的不可部分完成性。

每當 xchg指令與記憶體交換值時，就會自動遵守先前的規則。

所有其他指示預設為非鎖定。

跳躍預測

無條件跳躍會預測為要採取。

根據條件式跳躍的上次執行時間而定，條件式跳躍預測為取用。 錄製跳躍歷程記錄的快取大小有限。

如果 CPU 沒有記錄，指出條件式跳躍是在上次執行時是否採用，它會預測回溯條件式跳躍，如未採用一樣採用向前條件式跳躍。

對準

x86 處理器會自動校正未簽署的記憶體存取，並降低效能。 不會引發例外狀況。

如果位址是物件大小的整數倍數，則會將記憶體存取視為對齊。 例如，所有 BYTE 存取都會對齊， (所有專案都是 1 個) 的整數倍數，對偶數位址的 WORD 存取會對齊，而 DWORD 位址必須是 4 的倍數才能對齊。

鎖定前置詞不應該用於未對齊的記憶體存取。