64位微处理器及其编程PDF电子书下载

目录 1

序言 1

前言 1

第1章　AMD64架构概述 1

1.1　综述 1

1.1.1　AMD64架构的特征 1

1.1.2 AMD64架构指令集的特点 5

1.1.3 REX指令前缀 6

1.2　操作模式 10

1.2.1　长模式 10

1.2.2　传统模式 12

1.2.3　系统管理模式 13

第2章　AMD64架构的特点 15

2.1　模式与模型 15

2.1.1　操作模式 15

2.1.2　存储模型 16

2.2.1　寄存器 18

2.2　寄存器及指针 18

2.2.2　指针 19

2.2.3　控制与调试寄存器 19

2.3　指令集 19

2.3.1　前缀 19

2.3.2　地址计算 20

2.3.3　其他特点 22

2.4　中断与异常 23

2.4.1 中断处理 24

2.4.2　其他特点 25

第3章　存储模式 27

3.1　内存组织结构 27

3.1.1　内存组织 27

3.1.2　虚拟存储器 28

3.1.3　物理存储器 28

3.1.4　地址转换 29

3.2　内存管理 30

3.2.1　分段与分页管理 30

3.2.3　系统数据结构 33

3.2.2　实地址 33

3.3　内存寻址 34

3.3.1　规范地址 35

3.3.2　有效地址 36

3.3.3　指针 38

第4章　编程模式 41

4.1　操作数 41

4.1.1　数据类型 41

4.1.2　数据类型的特性 45

4.1.3　数字编码 49

4.1.4　精度控制与舍入 54

4.1.5　操作数地址 56

4.1.6　数据对齐 57

4.2　指令通用规则 58

4.2.1　操作数大小 58

4.2.2　无效和重新指定的指令 59

4.3　状态保存清除和传递 60

4.3.1　状态保存与恢复 60

4.2.3　默认64位指令 60

4.3.2　状态保存 61

4.3.3　参数传递 61

4.3.4　混合编码 62

4.4　附加系统编程设施 62

4.4.1　硬件多任务处理器 62

4.4.2　机器检查及特征检测 63

5.1　寄存器 67

5.1.1　通用编程寄存器 67

第5章　64位指令系统 67

5.1.2　媒体编程寄存器 77

5.1.3 x87寄存器 79

5.1.4　段数据结构和寄存器 85

5.2　控制转移 88

5.2.1　概述 88

5.2.2　跳转指令 89

5.2.3　程序调用及返回 90

5.2.4　系统调用 92

5.2.6 中断和异常 93

5.2.5 64位模式下的转移 93

5.3.1 I/O寻址 96

5.3.2 I/O顺序 96

5.3　输入输出 96

5.3.3　保护模式I/O 97

5.4　内存优化 97

5.4.1　访问内存 98

5.4.2　强制内存顺序 99

5.4.3 高速缓存 100

5.5.1　性能因素 103

5.5　性能 103

5.5.2　性能 104

第6章　64位指令概述 109

6.1　语法 109

6.2　数据传送 110

6.2.1　数据传送 110

6.2.2 128位媒体数据传送 114

6.2.3 64位数据传送 117

6.3.1　数据转换 118

6.3　数据转换 118

6.3.2　128位数据转换 120

6.3.3 64位数据转换 122

6.4　装载指令 123

6.4.1　装载段寄存器 123

6.4.2　装载有效地址 124

6.4.3　数据传送与转换 124

6.5　算术运算 126

6.5.1 128位算术运算 127

6.5.2 64位算术运算 133

6.5.3　浮点算术运算 136

6.6　位移与比较 138

6.6.1　循环和移位 138

6.6.2　比较和测试 141

6.7　逻辑运算与串操作 147

6.7.1　逻辑运算 147

6.7.2　串操作 148

6.8.1　控制转移 149

6.8　控制与恢复 149

6.8.2　控制指令 152

6.8.3　标志指令 154

6.9　输入／输出 156

6.10 内存管理与系统调用 157

6.10.1 高速缓存和内存管理 157

6.10.2　系统调用 157

6.11　重排序与常量 158

6.11.1　数据重排序 158

6.11.2　常量 163

第7章　通用编程指令 167

ADC带进位加 167

ADD带符号加或不带符号加 167

AND逻辑与 168

BOUND检查数组界限 169

BT位测试 169

BTC位测试并取反 170

CALL（Far）远过程调用 171

CALL（Near）近过程调用 171

CLC清除进位标志 172

CLD清除方向标志 173

CMOVcc条件传送 173

CMP比较 174

CMPSx串比较 175

CPUID处理器识别 176

DEC减1 180

DIV无符号数除法 181

ENTER建立过程堆栈帧 182

IDIV有符号数除法 182

IMUL有符号数乘法 183

IN从端口输入 184

INC增1 184

INSx输入字符串 185

INT中断指令 185

INTO溢出中断指令 186

Jcc条件转移指令 187

LEA装载有效地址 188

LEAVE释放程序堆栈帧 189

LODSx装载字符串 189

LOOPcc循环 190

MOV传送 191

MOVD传送双字和四倍字 192

NOP空操作 194

OR逻辑或 194

MUL无符号数乘法 194

OUT输出到端口 195

OUTSx输出字符串 196

POP弹出堆栈 197

PREFETCHx预取L1数据缓存行 198

PUSH压入堆栈 198

RCL带进位的循环左移 199

RCR带进位的循环右移 200

RET（Near）从被调用程序近返回 201

ROL循环左移 202

RET（Far）从被调用程序远返回 202

ROR循环右移 203

SAHF AH存入标志寄存器中 204

SAL和SHL左移 204

SAR算术右移 205

SBB借位减 205

SUB减法指令 206

TEST位测试 207

XCHG交换 208

XADD交换相加 208

XLATx查表 209

XOR逻辑异或 209

第8章　系统指令 211

ARPL调整请求者特权级别 211

CLI清除中断标志 211

CLTS清除CR0中的任务切换标志位 212

HLT暂停指令 212

LAR装载访问权限字节 213

INT3中断调试向量 213

LGDT装载全局描述符表寄存器 214

LIDT装载中断描述符表寄存器 215

LMSW装载机器状态字 215

LSL装载段的界限 216

LTR装载任务寄存器 216

MOV（CRn）传送控制寄存器 217

MOV（DRn）传送调试寄存器 217

RDPMC读性能监控计数器 218

RDMSR读模式指定寄存器 218

SGDT存储全局描述符表寄存器 219

SIDT存储中断描述符表寄存器 219

SMSW存储机器状态字 219

STI设置中断标志位 219

STR存储任务寄存器 220

SWAPGS内核GS基址MSR与GS寄存器交换 221

SYSCALL快速系统调用 221

SYSEXIT系统返回 223

SYSENTER系统调用 223

SYSRET快速系统返回 224

VERR检验段可否读 224

VERW检验段可否写 225

WRMSR写模式指定寄存器 225

第9章　段式虚拟内存 227

9.1　段模式 227

9.1.1　实模式段 227

9.1.2　虚拟8086模式段 227

9.1.3　保护模式的分段存储模式 228

9.2　描述符 228

9.2.1　传统段描述符 228

9.2.2　长模式段描述符 233

9.3　描述符表 239

9.3.1　全局描述符表 239

9.3.2　局部描述符表 240

9.3.3　中断描述符表 241

9.4.1　段保护 242

9.4　分段管理 242

9.4.2　控制转移特权检查 243

9.4.3　数据访问特权检查 250

9.5　界限检查与类型检查 252

9.5.1　界限检查 252

9.5.2　类型检查 253

第10章　中断与异常 255

10.1　中断 255

10.1.1　一般特征 255

10.1.2 128位媒体异常 257

10.1.3 64位媒体异常 261

10.1.4 x87指令异常 262

10.2　中断向量 266

10.2.1　故障型异常 267

10.2.2　其他型异常 273

10.3　错误码及优先级 275

10.3.1　错误码 275

10.3.2　优先级 276

10.4.1　实模式下的中断控制转移 279

10.4　中断控制转移 279

10.4.2　传统保护模式下的中断控制转移 280

10.4.3　虚拟8086模式下的中断控制转移 283

10.4.4　长模式下的中断控制转移 284

10.5　虚拟中断 288

10.5.1　虚拟8086模式扩展 288

10.5.2　保护模式的虚拟中断 290

11.1.2　机器检验错误 291

11.1.1　确定机器检验的支持 291

11.1　确定机器检验 291

第11章　机器检验与处理器初始化 291

11.1.3　初始化机器检验机制 292

11.2　机器检验MSR 292

11.2.1　全局状态及控制寄存器 293

11.2.2　错误报告 294

11.3　使用机器检验特征 296

11.3.1　处理机器检验异常 297

11.4　处理器复位与初始状态 298

11.3.2　报告可改正的机器检验错误 298

11.4.1　复位状态 299

11.4.2　初始状态 299

11.5　处理器初始化 301

11.5.1　硬件配置 301

11.5.2　模式初始化 302

11.6　启动与退出长模式 304

11.6.1　激活与启动长模式 304

11.7　长模式初始化实例 306

11.6.2　退出长模式 306

第12章　系统管理模式与任务管理 311

12.1 SMM资源 311

12.1.1 SMRAM 311

12.1.2 SMM修改标识符 315

12.2　使用SMM 316

12.2.1　系统管理中断 316

12.2.2　运行与重启 318

12.2.3　退出SMM 319

12.3.1　任务管理资源 320

12.3　多任务管理 320

12.3.2　任务状态段 323

12.4　硬件任务管理 327

12.4.1　任务内存映射 327

12.4.2　任务切换 327

12.4.3　任务嵌套 330

第13章　调试及性能 331

13.1　软件调试资源 331

13.2.1　设置断点 336

13.2　断点 336

13.2.2　使用断点 337

13.2.3　断点指令 339

13.2.4　控制转移断点的特性 340

13.3　性能优化 341

13.3.1　性能计数器 341

13.3.2　性能事件选择寄存器 341

13.3.3　使用性能计数器 343

13.3.4　时间戳计数器 343