我可以使用MOV
指令将存储在内存中的数据项移动到我选择的通用寄存器中。
MOV r8, [m8]
MOV r16, [m16]
MOV r32, [m32]
MOV r64, [m64]
现在,不要开枪,但是如何实现以下目标:MOV r24, [m24]
? (我很欣赏后者不合法)。
在我的例子中,我想将字符“Pip”(即0x706950h)移动到注册rax
。
section .data ; Section containing initialized data
14 DogsName: db "PippaChips"
15 DogsNameLen: equ $-DogsName
我首先认为我可以分别移动字节,即首先是一个字节,然后是一个字,或者是它们的某种组合。但是,我无法引用eax
,rax
的“上半部分”,所以这在第一个障碍时就会出现问题,因为我最终会过度编写先移动的数据。
我的解决方案:
26 mov al, byte [DogsName + 2] ; move the character “p” to register al
27 shl rax, 16 ; shift bits left by 16, clearing ax to receive characters “pi”
28 mov ax, word [DogsName] ; move the characters “Pi” to register ax
我可以将“Pip”声明为初始化数据项,但示例只是一个例子,我想了解如何在汇编中引用24位,或者40,48 ......就此而言。
是否有更类似于MOV r24, [m24]
的说明?有没有办法选择一系列内存地址,而不是提供偏移量和指定大小运算符。如何从内存中移出3个字节到ASM x86_64中注册?
NASM版本2.11.08架构x86
答案 0 :(得分:6)
通常情况下,您执行4字节加载并屏蔽掉您想要的字节附带的高垃圾,或者只是忽略它如果您&# 39;对那些不关心高位的数据做一些事情。 Which 2's complement integer operations can be used without zeroing high bits in the inputs, if only the low part of the result is wanted?
与商店不同 1 ,加载您不应该"不应该"#34;除非你进入一个未映射的页面,否则永远不会成为正确的问题。 (例如,如果db "pip"
出现在页面的末尾,并且下一页未被映射。)但在这种情况下,您知道它是更长字符串的一部分,所以唯一可能的缺点是如果宽负载扩展到下一个高速缓存行(因此负载跨越高速缓存行边界),性能就会下降。
Is it safe to read past the end of a buffer within the same page on x86 and x64?
对于任何3个字节,前面的字节或后面的字节总是可以安全访问(如果3个字节本身不在两个高速缓存行之间分割,则甚至没有跨越高速缓存行边界)。在运行时弄清楚这个可能不值得,但是如果你知道编译时的对齐,,你可以做任何一个
mov eax, [DogsName-1] ; if previous byte is in the same page/cache line
shr eax, 8
mov eax, [DogsName] ; if following byte is in the same page/cache line
and eax, 0x00FFFFFF
我假设您想要zero-extend the result into eax/rax, like 32-bit operand-size,而不是与现有的EAX / RAX高字节合并,如8或16位操作数大小的寄存器写入。如果您确实要合并,请屏蔽旧值OR
。或者,如果您从[DogsName-1]
加载,那么您想要的字节位于EAX的前3个位置,并且您希望合并到ECX:shr ecx, 24
/ shld ecx, eax, 24
以将旧的顶部字节向下移动到底部,然后在移动3个新字节时将其移回。 (不幸的是,shld
没有内存来源形式。半相关:efficiently loading from two separate dwords into a qword。)shld
在英特尔CPU上很快(特别是Sandybridge及其后:1 uop) ,但不是AMD(http://agner.org/optimize/)。
有很多方法可以做到这一点,但不幸的是,所有CPU都没有单一的最快方式。 Partial-register writes behave differently on different CPUs。你的方式(字节加载/移位/字加载到ax
)在Core2 / Nehalem以外的CPU上相当不错(当你在组装它之后阅读eax
时,它将停止插入合并的uop)。但是从movzx eax, byte [DogsName + 2]
开始,以打破对rax
旧值的依赖。
经典"安全无处不在"您希望编译器生成的代码是:
DEFAULT REL ; compilers use RIP-relative addressing for static data; you should too.
movzx eax, byte [DogsName + 2] ; avoid false dependency on old EAX
movzx ecx, word [DogsName]
shl eax, 16
or eax, ecx
这需要额外的指令,但避免编写任何部分寄存器。但是,在Core2或Nehalem以外的CPU上,2次加载的最佳选择是编写ax
。 (在Core2之前的Intel P6无法运行x86-64代码,而在编写rax
时,没有部分寄存器重命名的CPU将合并到ax
。 Sandybridge确实仍然重命名AX,但合并只需1 uop而没有停顿,即与OR相同,但在Core2 / Nehalem上,前端在插入合并uop时会停顿约3个周期。
Ivybridge and later only rename AH
, not AX
or AL
,所以在那些CPU上,AX的负载是微融合负载+合并。 Agner Fog没有列出Silvermont或Ryzen(或我看过的电子表格中的任何其他标签)mov r16, m
的额外罚款,因此可能没有部分重命名的其他CPU也执行mov ax, [mem]
作为加载+合并。
movzx eax, byte [DogsName + 2]
shl eax, 16
mov ax, word [DogsName]
; using eax:
; Sandybridge: extra 1 uop inserted to merge
; core2 / nehalem: ~3 cycle stall (unless you don't use it until after the load retires)
; everything else: no penalty
实际上,在运行时测试对齐可以有效地完成。给定寄存器中的指针,前一个字节在同一个高速缓存行中,除非该地址的最后几个5或6位都为零。 (即地址与高速缓存行的开头对齐)。让我们假设缓存行是64字节;所有当前的CPU都使用它,我不认为任何具有32字节行的x86-64 CPU存在。 (我们仍然绝对避免翻页)。
; pointer to m24 in RSI
; result: EAX = zero_extend(m24)
test sil, 111111b ; test all 6 low bits. There's no TEST r32, imm8, so REX r8, imm8 is shorter and never slower.
jz .aligned_by_64
mov eax, [rsi-1]
shr eax, 8
.loaded:
...
ret ; end of whatever large function this is part of
; unlikely block placed out-of-line to keep the common case fast
.aligned_by_64:
mov eax, [rsi]
and eax, 0x00FFFFFF
jmp .loaded
所以在通常的情况下,额外的成本只是一个未采取的测试和分支uop。
根据CPU,输入和周围代码的不同,测试低12位(仅避免跨越4k边界)会对页面内的某些高速缓存行拆分进行更好的分支预测,但仍然不会是高速缓存行分裂。 (在这种情况下test esi, (1<<12)-1
。与使用sil
测试imm8
不同,使用si
测试imm16
不值得英特尔CPU上的LCP停止以节省1代码字节。当然,如果你的指针可以在ra / b / c / dx中,你就不需要REX前缀,甚至还有一个紧凑的2字节编码{{1 }}。)
你甚至可以无分支地做到这一点,但显然不值得,只需要做两次单独的加载!
test al, imm8
在架构上,x86没有24位加载或存储,其中整数寄存器作为目标或源。正如Brandon指出的那样,MMX / SSE屏蔽存储(如MASKMOVDQU
,不要与pmovmskb eax, xmm0
混淆)可以存储来自MMX或XMM reg的24位,给定一个向量仅设置低3字节的掩码。但是它们几乎从来没用过,因为它们很慢并且总是有一个NT提示(因此它们围绕缓存写入,并强制驱逐像 ; pointer to m24 in RSI
; result: EAX = zero_extend(m24)
xor ecx, ecx
test sil, 7 ; might as well keep it within a qword if we're not branching
setnz cl ; ecx = (not_start_of_line) ? : 1 : 0
sub rsi, rcx ; normally rsi-1
mov eax, [rsi]
shl ecx, 3 ; cl = 8 : 0
shr eax, cl ; eax >>= 8 : eax >>= 0
; with BMI2: shrx eax, [rsi], ecx is more efficient
and eax, 0x00FFFFFF ; mask off to handle the case where we didn't shift.
)。 (AVX双字/ qword屏蔽加载/存储指令并不代表NT,但不具备字节粒度。)
AVX512BW (Skylake-server) adds vmovdqu8
为加载和存储提供字节屏蔽,对被屏蔽的字节进行故障抑制。 (即,如果16字节的加载包含未映射页面中的字节,只要不为该字节设置掩码位,你就不会发生段错误。但这确实会造成大幅减速)。所以微体系结构它仍然是一个16字节的负载,但对架构状态(即除了性能之外的所有东西)的影响正是真正的3字节加载/存储(使用正确的掩码) )。
您可以在XMM,YMM或ZMM寄存器中使用它。
movntdq
这与NASM 2.13.01汇编。 IDK,如果你的NASM足够新,可以支持AVX512。您可以在没有使用英特尔Software Development Emulator (SDE)
的硬件的情况下使用AVX512这看起来很酷,因为只有2个uop才能将结果输入;; probably slower than the integer way, especially if you don't actually want the result in a vector
mov eax, 7 ; low 3 bits set
kmovw k1, eax ; hoist the mask setup out of a loop
; load: leave out the {z} to merge into the old xmm0 (or ymm0 / zmm0)
vmovdqu8 xmm0{k1}{z}, [rsi] ; {z}ero-masked 16-byte load into xmm0 (with fault-suppression)
vmovd eax, xmm0
; store
vmovd xmm0, eax
vmovdqu8 [rsi]{k1}, xmm0 ; merge-masked 16-byte store (with fault-suppression)
(一旦设置了掩码)。 (但是,Skylake-X的http://instlatx64.atw.hu/电子表格of data from IACA并不包含带有掩码的eax
,只包含未屏蔽的表单。这些表明它是&#39} ; s仍然是单个uop加载,或者像常规vmovdqu8
)
但要注意如果16字节的负载出现故障或越过缓存线边界,则会减速。我认为它内部做做负载,然后丢弃字节,如果需要抑制故障,可能会有一些特殊情况。
此外,对于商店版本,请注意蒙面商店不能有效地转发到加载。 (有关详细信息,请参阅英特尔的优化手册。)
脚注:
vmovdqu/a
修改后的4字节值,以确保您不会踩到另一个线程&# 39;更新额外字节,但显然做2个独立存储 比性能lock cmpxchg
重试循环更好答案 1 :(得分:1)
写24位的唯一方法是使用MMX(MASKMOVQ
)或SSE(MASMODQU
)和掩码来防止您不希望修改的字节被修改。但是,对于单次写入,MMX和SSE过于复杂(并且可能更慢)。
请注意,正常读取比写入更便宜(特别是涉及多个CPU时)。考虑到这一点,另一种选择是:
shl eax,8
mov al,[DogsName+3]
ror eax,8
mov [DogsName],eax
这会使用旧值覆盖之后的字节(如果后面的字节不可访问,或者后面的字节属于需要原子更新的任何字节,则可能会导致问题。)
答案 2 :(得分:0)
BZHI r32a, r/m32, r32b Zero bits in r/m32 starting with the position in r32b, write result to r32a
BZHI r64a, r/m64, r64b Zero bits in r/m64 starting with the position in r64b, write result to r64a
因此load the low 24 bits from [mem]
可以使用
MOV eax, 24
BZHI eax, [mem], eax
与此同时,您还可以从内存中加载可变数量的位