8086指令集: MODR/M字节

Question

当提到MODR/M字节时，8086文档站点似乎有点模糊，很难理解它是什么和做什么。

MODR/M字节中使用的所有位元是什么，可能的选项是什么？

我找到的一些文档：02.htm

The ModR/M byte contains three fields of information:
The mod field, which occupies the two most significant bits of the byte, combines with the r/m field to form 32 possible values: eight registers and 24 indexing modes
The reg field, which occupies the next three bits following the mod field, specifies either a register number or three more bits of opcode information. The meaning of the reg field is determined by the first (opcode) byte of the instruction.
The r/m field, which occupies the three least significant bits of the byte, can specify a register as the location of an operand, or can form part of the addressing-mode encoding in combination with the field as described above

什么是索引模式？注册号码是多少？寄存器是如何表示的？等。

Answer 1

英特尔自己的PDF手册详细记录了这一点；请参阅SDM第2卷，特别是每条指令条目之前的介绍章节。

在字节数这样的网站上也有详细的描述(它涵盖了16位ModRM，所以它不仅仅是在谈论x86-64长模式)。现代x86使用与8086相同的指令编码(16位实模式)；向后压缩是x86的全部要点，也是为什么它如此令人讨厌。

当然，您可以找到实际8086手册本身的PDF副本，以防忽略仅与其他模式相关的内容更有帮助。

从第23页起的8086引物涵盖操作数的指令编码。它写成了一本书，而不仅仅是一本技术手册。它可以在Stephen的网站(https://stevemorse.org/8086/)上免费获得，他是英特尔公司的设计师。

但是，它可能有助于描述ModRM用途的基本概述，因此您可以知道在这些文档中查找什么。

ModR/M的目的和基础

大多数(但不是所有) x86指令都有一个ModRM字节。它可以对两个操作数进行编码，其中一个是内存，或者是两个寄存器。例如add cx, ax，或add cx, [bx+si]。

操作码本身确定r/m和r操作数中的哪个是源和/或目的，或者/r字段是否充当额外的操作码位。(例如，对于轮班，这就是它们不能复制和移位，或者使用CL以外的计数寄存器的原因。) add [bx+si], cx具有与add cx, [bx+si]相同的ModRM字节，但具有不同的操作码。

只有寄存器的操作数是3位/r字段的代码.3位可以编码任何x86的8个通用寄存器.这是一个“寄存器号”，就像在任何带有2^n寄存器的普通ISA中一样，每个寄存器操作数的指令代码中都有n个位组。

r/m操作数也可以是寄存器，但2位“模式”字段决定3位r/m字段是寄存器号(mod=0b11)还是内存寻址模式。(加上8或16位位移量，所以对disp0 0/8/16的编码会耗尽模式字段的其他3种编码。)

字节数显示16位地址大小的字段和解释，包括寄存器号.

因此，只有3位来指定寄存器或寄存器组合的内存地址。386为SIB字节添加了转义代码，允许像[eax + ecx*4]这样的寻址模式的全部选择，但是8086 (以及任何CPU上的16位地址大小)必须是[BX|BP] + [SI|DI] + disp0/8/16的一些子集。

见8086：[bx]作品中通用寄存器之间的差异，[cx]不是吗？ / 为什么x86 16位寻址模式没有一个缩放因子，而32位版本有吗？

例如组装foo.asm，然后组装ndisasm -b16 foo，或者要求NASM自己使用nasm -l/dev/stdout foo.asm进行列表。然后编辑以简化输出字段。

 00 00           add [bx+si],al      ; opcode=0x00 (add byte, mem dst)  mod=00 r=000 r/m=000

 01 C0           add ax, ax          ; add r/m, r   mod=11 (register) r=000 (AX) r/m=0 (AX)
 01 08           add [bx+si], cx     ; add r/m, r
 03 08           add cx, [bx+si]     ; mod=0, r=001 (CX) r/m=000 ([bx+si])

 03 0F           add cx, [bx]        ; mod=00 r=001 (CX) r/m=111 ([BX])
 03 4F 04        add cx, [bx + 4]    ; mod=01 r=001 (CX) r/m=111  disp8=4

 01 F2           add dx, si          ; mod=11 r=110 (SI) r/m=010 (DX)

若要创建更多示例，请使用汇编程序自己创建机器代码。

另请参阅

• 为什么x86 16位寻址模式没有一个缩放因子，而32位版本有吗？
• rbp不允许作为SIB基地？ --编码意味着bp实际上意味着没有基寄存器，只是位移。
• [--]在英特尔x86大会文档中是什么意思？ (32/64位模式ModR/M和SIB)。
• 如何读取Intel Opcode符号当/r字段ModRM被用作额外的操作码位时，如FF /2调用r/m16调用接近，绝对间接。