当前位置：文江博客话题详情

AVX 指令集编码的粗略介绍

发布于 2022-09-18 17:55:05 字数 3607 浏览 15 评论 0

简单说一说 AVX 指令的编码，主要是 VEX prefix 的编码

AVX 指令集增加了一个 VEX prefix，VEX prefix 是 2 个字节或 3 个字节。

128 位的 XMM 寄存器扩展成为了 256 位的 YMM 寄存器

下面以 VEX2 表示 2 个字节的 VEX prefix ，以 VEX3 表示 3 个字节的 VEX prefix（前缀）

VEX 的一个特点是，压缩了 REX、66、F3、F2、0F prefix（前缀）从另一角度来讲，是集成了以前的 prefix，从而不需要 REX，SIMD 以及 0F prefix

一、VEX2 的组成：

VEX2 由以下部分组成：

VEX2.C5 + VEX2.[RvvvvLpp]

1、VEX2.C5 部分

　　2 个字节的 VEX prefix 由 C5 开头，即：第 1 个字节是 0xC5

２、VEX2.[RvvvvLpp] 部分
　　第 2 个字节由 R + vvvv + L + pp 这 4 个域组成。

（１）VEX2.R 域
　　用来扩展 ModRM.reg 域，也就是　VEX2.R + MOdRM.reg 扩展访问高 8 个寄存器 R8/XMM8/YMM8 ~ R15/XMM15/YMM15

（２）VEX2.vvvv 域
　　vvvv 域用来表示 source / dest 寄存器编码。

注意：
　　这里的编码与原有的寄存器 ID 是相反的，0000 表示 XMM15/YMM15 寄存器，1111 表示 XMM0/YMM0 寄存器，而原有的寄存器是 0000 表示 XMM0 寄存器， 1111 表示 YMM15 寄存器。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

　　之所以相反编码是因为（在 32 位模式下，为了区分 LES/LDS 指令和 AVX 指令集）：

＊当在 x86 的 32 位或 compatibility 模式下，C5 是 LDS 指令的 Opcode 码，也就是说：在 32 位下 VEX2.C5 是 LDS 指令，那么这种情况下，LDS 指令需要一个 GRPs 寄存器操作数和 memory 操作数。

＊所以，如果在 32 位下，VEX2.C5 后面接着是 00、01、10 的话，它会被认为是 LDS 指令而不是 AVX 指令集。

故：
　　在 32 位下 VEX2.R + VEX2.v 必须是 11，也就是 C5 后面必须是 11。

　　在 64 位模式下，LES / LDS 是无效的指令，所以无需区分 LES / LDS 与 AVX 指令集。

就因为上面这个原因，AVX 指令集中的寄存器 ID 与通用指令集中的寄存器 ID 是相反的。

（３）VEX2.L 部分

　　VEX2.L = 0 指示是 128 位（XMM），VEX2.L = 1 时，指示为 256 位（YMM）。

　　因此，VEX2.L = 0 时，可表示为 VEX2.128 域，
　　　　　VEX2.L = 1 时，可表示为 VEX2.256 域。

（４）VEX2.pp 部分

　　VEX2.pp 用来指示 SIMD prefix，所谓的 SIMD prefix 就是 SSE ~ SSE4.2 所使用的 66、F3 以及 F2 prefix。这些 prefix 用来修饰 SIMD opcode，产生多个 opcode 码。

VEX2.pp = 01 时，表示用 66 来修饰 opcode 码
VEX2.pp = 10 时，表示用 F3 来修饰 opcode 码
VEX2.pp = 11 时，表示用 F2 来修饰 opcode 码