Intel架构的基本知识（intel 架构）

1.字节序

CPU的字节序分为LittleEndian和BigEndian。

所谓Endian，就是多字节数据在内存中的排列方式。

例如，假设有一个整数0x11223344：

LittleEndian的排列方式是，从内存的低地址开始，依次存放 0x44 0x33 0x22 0x11；

BigEndian的排列方式是，从内存的低地址开始，依次存放 0x11 0x22 0x33 0x44。

Intel架构采用LittleEndian，其他的比如SPARC、MIPS架构采用BigEndian。

2.32位环境中的寄存器

32位环境中的寄存器有以下一些。

（1）8个32位通用寄存器

8个32位通用寄存器分别为 EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP。

ESP寄存器用于保存栈指针。

某些命令使用特定的寄存器。例如，字符串命令将ECX、ESI和EDI寄存器作为操作数使用。

8个通用寄存器的主要用途如下：

EAX 操作数的运算、结果

EBX 指向DS段中数据的指针（见下文段寄存部分）

ECX 字符串操作或循环的计数器

EDX 输入输出指针

ESI 指向DS寄存器所指示的段中某个数据的指针，或者是字符串操作中字符串的复制源（source）

EDI 指向ES寄存器所指示的段中某个数据的指针，或者是字符串操作中字符串的复制目的地（destination）

ESP 栈指针（SS段）

EBP 指向栈上数据的指针（SS段）

但是，通用寄存器的用途并不限于上面所述，也可以用于一般用途，所以以上只作为参考。

（2）6个16位段寄存器

主要段寄存器的用途如下：

CS 代码段

DS 数据段

SS 堆栈段

ES 数据段

FS 数据段

GS 数据段

程序代码放在代码段中，数据放在数据段中，程序所用的栈放在堆栈段中。

（3）1个32位EFLAGS寄存器

EFLAGS寄存器中包含状态标志（status flag，简写 S）、控制标志（control flag，简写 C）、系统标志（system flag，简写 X）。

EFLAGS寄存器各bit标志如下：

bit_0 S 进位标志（CF）

bit_1 保留

bit_2 S 恢复标志（PF）

bit_3 保留

bit_4 S 辅助标志（AF）

bit_5 保留

bit_6 S 零标志（ZF）

bit_7 S 符号标志（SF）

bit_8 X 跟踪标志（TF）

bit_9 X 终端许可标志（IF）

bit_10 C 方向标志（DF）

bit_11 S 溢出标志（OF）

bit_12 + bit_13 X I/O特权域（IOPL）

bit_14 X 嵌套任务标志（NT）

bit_15 保留

bit_16 X 恢复标志（RF）

bit_17 X 虚拟8086模式标志（VM）

bit_18 X 对齐检查标志（AC）

bit_19 X 虚拟中断标志（VIF）

bit_20 X 虚拟中断等待标志（VIP）

bit_21 X 识别标志（ID）

bit_22 ~ bit_31 保留

保留的bit位不能使用，必须设置到之前读入时的位置。

（4）1个32位EIP寄存器

EIP（Instruction Pointer）寄存器是32位指令指针。

（5）其他寄存器

除了以上4类常见的寄存器，还有控制寄存器（CR0~CR4）、GDTR、IDTR、TR、LDTR、调试寄存器（DR0/DR1/DR2/DR3/DR6/DR7）、内存类型范围寄存器MTRR、MSR（Model Specific Register）寄存器、机器检查寄存器（Machine Check Register）、性能监视计数器（Performance Monitoring Counter）、FPU寄存器、MMX寄存器、XMM寄存器等等。

3.64位环境中的寄存器

这些寄存器支持的地址空间为2^64字节。利用CPUID指令可以查看运行中的处理器支持的物理地址空间。

64位模式下的通用寄存器在处理32位操作数时，可以通过
EAX/EBX/ECX/EDX/EDI/ESI/EBP/ESP/R8D~R15D来使用。处理64位操作数时，可以使用
RAX/RBX/RCX/RDX/RDI/RSI/RBP/RSP/R8~R15。其中，R8D~R15D和R8~R15是新的通用寄存器。RIP寄存器是64位指令指针。

栈指针和控制寄存器都可以扩展到64位，并增加了CR8寄存器。而且，调试寄存器也可以扩展到64位，GDTR、IDTR可以扩展到10字节，LDTR、TR可以扩展到64位。

4.地址

CPU可以通过内存总线访问到的地址为物理地址。

32位模式下最大为64GB（2^36）。

64位模式下最大为2^40（Intel）和2^48（AMD）。

（1）内存地址的平坦模型

该模型下，内存可以看做单一、平坦的连续地址空间，称为线性地址。Linux采用这种内存模型。

（2）内存地址的分段模型

该模型下，内存被看做被称为“段”（segment）的独立地址空间的集合，通过段选择器和偏移量组成的逻辑地址来访问段内地址。首先用段选择器识别出要访问的段，然后通过偏移量找到该段的地址空间中的内存。

32位模式下最多能指定16383个段，各段的最大大小为2^32字节。

64位模式下采用了平坦模型，因此可以使用64位线性地址。不能使用分段式内存模型。

5.数据类型

基本数据类型包括字节（8比特）、字（16比特）、双字（32比特）、四字（64比特）和双四节（128比特）。

（1）整数数据类型

支持无符号整数和有符号整数。

无符号整数的范围为0~最大整数，根据选择的操作数大小（字节、字、双字或四字）进行编码。

有符号整数能够表示整数和负数，采用补码表示。

（2）浮点数据类型

支持单精度浮点数、双精度浮点数和扩展精度浮点数。

单精度浮点数（32位）的精度为24比特；

双精度浮点数（64位）的精度为53比特；

扩展精度浮点数（80位）的精度为64比特。

（3）其他数据类型

其他还有指针数据类型、bit-field（比特域）数据类型、字符串数据类型、压缩SIMD数据类型、BCD和压缩BCD整数数据类型等等。