将rep-prefix附加到非字符串指令时会发生什么？

Question

我试图找出普通循环，loop循环和内置rep循环之间的速度差异。我写了三个程序来比较行为：

计划1

_start: xor %ecx,%ecx
0:      not %ecx
        dec %ecx
        jnz 0b
        mov $1,%eax
        xor %ebx,%ebx
        int $0x80       # syscall 1: exit

计划2

_start: xor %ecx,%ecx
        not %ecx
        loop .
        mov $1,%eax
        xor %ebx,%ebx
        int $0x80

计划3

_start: xor %ecx,%ecx
        not %ecx
        rep nop # Do nothing but decrement ecx
        mov $1,%eax
        xor %ebx,%ebx
        int $0x80

事实证明，第三个程序没有按预期工作，并且一些记录告诉我，rep nop又名pause做了一些完全不相关的事情。

当rep，repz和repnz前缀执行时，当它们后面的指令不是字符串指令时，它们是什么？

Answer 1

这取决于。 rep ret有时用于避免在某些AMD处理器上直接跳转到ret的性能不佳。 rep（F3）和repne（F2）前缀也用作许多SSE指令的强制性前缀（例如，它们将打包单变量更改为标量单或变量双变量）。 pause（自旋锁提示）是rep nop的别名。其他一些新指令也使用“假代表前缀”（popcnt，crc32，vmxon等）。 “假”或强制性前缀位于可选的REX前缀之前，因此不能说它是操作码的一部分，它实际上是一个前缀。

如果前缀为rep，则其他操作会生成#UD。

Answer 2

我将在这里引用manual，因为我猜这是唯一的“官方”行为。

从第4.2节“REP / REPE / REPZ / REPNE / REPNZ - 重复字符串操作前缀”：

  

REP前缀可以添加到INS，OUTS，MOVS，LODS和STOS中   说明，以及REPE，REPNE，REPZ和REPNZ前缀即可   添加到CMPS和SCAS指令中。 （REPZ和REPNZ前缀   分别是REPE和REPNE前缀的同义形式。）   与非字符串一起使用时，REP前缀的行为未定义   指令。