x64 アーキテクチャ

  • [アーティクル]

x64 アーキテクチャは、x86 の下位互換性のある拡張機能です。 新しい 64 ビット モードと、x86 と同じレガシ 32 ビット モードが提供されています。

"x64" という用語には、AMD 64 と Intel64 の両方が含まれます。 命令セットは、ほぼ同じです。

レジスター

x64 は x86 の 8 個の汎用レジスタを 64 ビットに拡張し、8 個の新しい 64 ビット レジスタを追加します。 64 ビット レジスタの名前は "r" で始まります。 たとえば、eax の 64 ビット拡張は rax と呼ばれます。 新しいレジスタの名前は r8 から r15 です。

各レジスタの下位 32 ビット、16 ビット、8 ビットは、オペランドで直接アドレス指定することができます。 これには、以前はアドレス指定できなかった下位 8 ビットのレジスタ (esi など) が含まれます。 次の表では、64 ビット レジスタの下位部分のアセンブリ言語名を指定しています。

64 ビット レジスタ 下位 32 ビット 下位 16 ビット 下位 8 ビット
rax eax ax al
rbx ebx bx bl
rcx ecx cx cl
rdx edx dx dl
rsi esi si sil
rdi edi di dil
rbp ebp bp bpl
rsp esp sp spl
r8 r8d r8w r8b
r9 r9d r9w r9b
r10 r10d r10w r10b
r11 r11d r11w r11b
r12 r12d r12w r12b
r13 r13d r13w r13b
r14 r14d r14w r14b
r15 r15d r15w r15b

32 ビットのサブレジスタに出力する操作は、64 ビット レジスタ全体に自動的にゼロ拡張されます。 8 ビットまたは 16 ビットのサブレジスタに出力される操作は、ゼロ拡張されません (これは互換性のある x86 動作です)。

ax、bx、cx、dx の上位 8 ビットは、ah、bh、ch、dh としてアドレス指定することができますが、すべての型のオペランドで使用することはできません。

命令ポインター eip と flag レジスタは、それぞれ 64 ビット (rip と rflags) に拡張されています。

x64 プロセッサには、複数の浮動小数点レジスタも用意されています。

  • 8 個の 80 ビット x87 レジスタ。

  • 8 個の 64 ビット MMX レジスタ。 (これらのレジスタは、x87 レジスタと重複しています)。

  • 8 個の 128 ビット SSE レジスタの元のセットが 16 個に増えました。

呼び出し規則

x86 とは異なり、C/C++ コンパイラは x64 で 1 つの呼び出し規則のみをサポートします。 この呼び出し規則では、x64 で使用できるレジスタの数が増えました。

  • 最初の 4 つの整数またはポインター パラメーターは、rcx、rdx、r8、および r9 レジスタで渡されます。

  • 最初の 4 つの浮動小数点パラメーターは、最初の 4 つの SSE レジスタ xmm0-xmm3 に渡されます。

  • 呼び出し元は、レジスタで渡される引数のスタック上の領域を予約します。 呼び出された関数は、この領域を使用してレジスタの内容をスタックにスピルできます。

  • 追加の引数はスタックで渡されます。

  • rax レジスタでは整数またはポインターの戻り値が返され、浮動小数点の戻り値は xmm0 で返されます。

  • rax、rcx、rdx、r8-r11 は揮発性です。

  • rbx、rbp、rdi、rsi、r12-r15 は不揮発性です。

C++ の呼び出し規則も同様です。 this ポインターは、暗黙的な最初のパラメーターとして渡されます。 次の 3 つのパラメーターは残りのレジスタで渡され、残りはスタックで渡されます。

アドレス指定モード

64 ビット モードのアドレス指定モードは似ていますが、x86 と同じではありません。

  • 64 ビット レジスタを参照する命令は、64 ビット精度で自動的に実行されます。 たとえば、mov rax、[rbx] は rbx で 始まる 8 バイトを rax に移動します。

  • 64 ビット即時定数または定数アドレスに対して、mov 命令の特殊な形式が追加されました。 他のすべての命令では、即時定数または定数アドレスは引き続き 32 ビットになります。

  • x64 では、新しい rip 相対アドレス指定モードが提供されます。 1 つの定数アドレスを参照する命令は、rip からのオフセットとしてエンコードされます。 たとえば、mov rax, [addr] 命令は、addr + rip から rax に 8 バイト移動します。

命令ポインターとスタック ポインターを暗黙的に参照する jmp、call、push、pop などの命令は、それらを x64 の 64 ビット レジスタとして扱います。

関連項目