Berapakah bilangan daftar yang ada pada CPU x86-64? (2020)

CPU x86-64 mempunyai 16 daftar tujuan umum, tetapi fail daftar lengkap adalah jauh lebih besar — ​​merangkumi lebih daripada 100 daftar seni bina apabila anda memasukkan daftar titik terapung, SIMD, segmen, kawalan dan model khusus. Memahami gambaran penuh penting sama ada anda menulis kod peringkat rendah, menyahpepijat prestasi sistem atau sekadar memuaskan rasa ingin tahu anda tentang perkara yang berlaku di bawah sistem pengendalian.

Apakah 16 Daftar Tujuan Am dalam x86-64?

Sambungan 64-bit seni bina x86 (AMD64/Intel 64) menggandakan 8 daftar tujuan am asal IA-32 kepada 16. Ini ialah kerja pengiraan harian — digunakan untuk aritmetik, pengalamatan memori, hujah fungsi dan nilai pulangan.

RAX, RBX, RCX, RDX — daftar "akumulator", "asas," "pembilang" dan "data" asal, kini dilanjutkan kepada lebar 64-bit

RSI, RDI — indeks sumber dan indeks destinasi, kerap digunakan untuk operasi rentetan dan hujah fungsi

RSP, RBP — penuding tindanan dan penuding asas, penting untuk menguruskan bingkai tindanan dan tindanan panggilan

R8 hingga R15 — lapan daftar baharu yang diperkenalkan dalam x86-64, tidak hadir dalam seni bina 32-bit, memberikan penyusun jauh lebih fleksibiliti untuk pengoptimuman

Setiap daftar 64-bit ini adalah serasi ke belakang, bermakna anda boleh menangani 32 bit yang lebih rendah (cth., EAX), 16 bit (AX), atau bahagian 8-bit individu (AH, AL) — warisan reka bentuk yang terbentang kembali ke Intel 8086 dari 1978.

Berapakah Jumlah Daftar Yang Sebenarnya Ada pada x86-64?

Bilangan itu berkembang dengan ketara apabila anda melihat melangkaui daftar tujuan umum. Pemproses x86-64 moden mendedahkan beberapa kelas daftar yang berbeza kepada program ruang pengguna dan kernel sistem pengendalian:

Daftar RFLAGS ialah daftar 64-bit tunggal yang memegang kod keadaan — bendera sifar, bendera pembawa, bendera limpahan — yang mengawal percabangan bersyarat selepas setiap operasi aritmetik atau logik. Daftar RIP (penunjuk arahan) menjejaki alamat arahan seterusnya untuk dilaksanakan dan tidak boleh diubah suai secara langsung oleh kebanyakan arahan.

Enam daftar segmen (CS, DS, ES, FS, GS, SS) kekal daripada model memori bersegmen bagi seni bina x86 terdahulu. Dalam mod 64-bit, kebanyakannya adalah vestigial, tetapi FS dan GS masih digunakan secara aktif oleh sistem pengendalian untuk menunjuk kepada storan setempat-benang dan struktur data kernel tempatan CPU.

Kemudian terdapat 16 daftar XMM (XMM0–XMM15) diperkenalkan dengan SSE, setiap 128 bit lebar. Dengan AVX ini menjadi daftar YMM 256-bit, dan dengan AVX-512 mereka berkembang lagi kepada daftar ZMM 512-bit — menambah 32 daftar lagi pada fail pada perkakasan yang disokong. Daftar FPU 8 x87 legasi (ST0–ST7), disusun sebagai tindanan, mengendalikan pengiraan titik terapung berketepatan lanjutan 80-bit.

Wawasan Utama: Jumlah bilangan daftar yang boleh dilihat oleh kod ruang pengguna dalam proses x86-64 biasa ialah sekitar 40–50 (tujuan am, bendera, penunjuk arahan, segmen dan daftar XMM). Apabila anda menambah daftar kawalan mod kernel, daftar nyahpepijat, dan beratus-ratus Daftar Khusus Model (MSR), ruang daftar seni bina penuh menjadi beribu-ribu - kebanyakannya tidak pernah disentuh oleh perisian biasa.

Mengapa x86-64 Menggandakan Pengiraan Daftar Tujuan Am?

Lonjakan daripada 8 kepada 16 daftar tujuan umum adalah salah satu penambahbaikan paling praktikal yang dibuat oleh AMD apabila mereka bentuk sambungan x86-64 pada awal 2000-an. 8 daftar asal mencipta kesesakan yang serius: pengkompil terpaksa sentiasa menumpahkan pembolehubah ke ingatan (tindanan) kerana tidak ada daftar yang mencukupi untuk memegang nilai perantaraan. Tumpahan ini menjana beban tambahan dan arahan stor, membakar kedua-dua lebar jalur masa dan memori.

Dengan 16 daftar tujuan umum, konvensyen panggilan x86-64 (System V AMD64 ABI pada Linux/macOS, Microsoft x64 ABI pada Windows) boleh lulus beberapa argumen fungsi pertama sepenuhnya dalam daftar — enam argumen integer pada Linux (RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9) — tanpa menyentuh tindanan sama sekali

Related Posts

• Bagaimanakah Windows 95 mendapat kebenaran untuk meletakkan video Weezer 'Buddy Holly' pada CD?
• Paragon secara tidak sengaja memuat naik foto panel kawalan perisian pengintipnya
• DBASE pada Kaypro II
• WolfSSL juga menyebalkan, jadi sekarang apa?

Frequently Asked Questions

Berapa jumlah keseluruhan daftar dalam CPU x86-64?

CPU x86-64 mempunyai lebih daripada 100 daftar seni bina secara keseluruhan. Ini termasuk 16 daftar tujuan am (RAX hingga R15), 16 daftar SSE/AVX untuk operasi SIMD, 8 daftar titik terapung x87, 6 daftar segmen, serta pelbagai daftar kawalan, nyahpepijat dan daftar khusus model (MSR). Jumlah sebenar bergantung pada generasi pemproses dan sambungan yang disokong seperti AVX-512.

Apakah perbezaan antara daftar tujuan am dan daftar khusus?

Daftar tujuan am seperti RAX, RBX dan R8–R15 boleh digunakan untuk pelbagai operasi pengiraan dan penyimpanan data sementara. Daftar khusus pula mempunyai fungsi tetap — contohnya RIP menyimpan penunjuk arahan, RFLAGS menyimpan bendera status, dan daftar kawalan CR0–CR4 mengawal mod operasi pemproses. Pengaturcara biasa jarang mengakses daftar khusus secara langsung.

Mengapa pemahaman daftar CPU penting untuk pengoptimuman prestasi?

Daftar CPU adalah storan terpantas dalam hierarki memori, jauh lebih laju daripada cache L1 sekalipun. Penggunaan daftar yang cekap mengurangkan capaian memori dan meningkatkan throughput arahan. Bagi perniagaan yang menguruskan sistem berprestasi tinggi, platform seperti Mewayz dengan 207 modul dan harga bermula $19/bulan di app.mewayz.com boleh membantu memantau dan mengurus infrastruktur teknikal dengan lebih sistematik.

Adakah daftar x86-64 serasi ke belakang dengan kod 32-bit?

Ya, seni bina x86-64 direka dengan keserasian penuh ke belakang. Daftar 64-bit seperti RAX boleh diakses sebagai EAX (32-bit), AX (16-bit) atau AL/AH (8-bit). Lapan daftar baharu R8–R15 juga menyokong akses separa melalui akhiran D, W dan B. Ini membolehkan kod lama 32-bit berjalan tanpa pengubahsuaian dalam mod keserasian pada pemproses 64-bit moden.