CPU寄存器

寄存器是CPU内部的存储单元,用于存放从内存读取而来的数据(包括指令)和CPU运算的中间结果,之所以要使用寄存器来临时存放数据而不是直接操作内存,一是因为CPU的工作原理决定了有些操作运算只能在CPU内部进行,二是因为CPU读写寄存器的速度比读写内存的速度快得多。



为了便于交流和使用汇编语言进行编程,CPU厂商为每个寄存器都取了一个名字,比如AMD64 CPU中的rax, rbx, rcx, rdx等等,这样程序员就可以很方便的在汇编代码中使用寄存器的名字来进行编程

不同体系结构的CPU,其内部寄存器的数量、种类以及名称可能大不相同,这里我们只介绍目前使用最为广泛的AMD64这种体系结构的CPU,这种CPU共有20多个可以直接在汇编代码中使用的寄存器,其中有几个寄存器在操作系统代码中才会见到,而应用层代码一般只会用到如下分为三类的19个寄存器。



通用寄存器:rax, rbx, rcx, rdx, rsi, rdi, rbp, rsp, r8, r9, r10, r11, r12, r13, r14, r15寄存器。CPU对这16个通用寄存器的用途没有做特殊规定,程序员和编译器可以自定义其用途(下面会介绍,rsp/rbp寄存器其实是有特殊用途的);



程序计数寄存器(PC寄存器,有时也叫IP寄存器):rip寄存器。它用来存放下一条即将执行的指令的地址,这个寄存器决定了程序的执行流程;



段寄存器:fs和gs寄存器。一般用它来实现线程本地存储(TLS),比如AMD64 linux平台下go语言和pthread都使用fs寄存器来实现系统线程的TLS,在本章线程本地存储一节和第二章详细分析goroutine调度器的时候我们可以分别看到Linux平台下Pthread线程库和go是如何使用fs寄存器的。



上述这些寄存器除了fs和gs段寄存器是16位的,其它都是64位的,也就是8个字节,其中的16个通用寄存器还可以作为32/16/8位寄存器使用,只是使用时需要换一个名字,比如可以用eax这个名字来表示一个32位的寄存器,它使用的是rax寄存器的低32位。



mov 0x8(%rsp),%rdx
这条指令把地址为 0x8(%rsp) 的内存中的值拷贝到rdx寄存器,这里的0x8(%rsp) 就利用了 rsp 寄存器加偏移 8 的方式来读取内存中的值。



https://mp.weixin.qq.com/s/wTfbFfBfTJNGsgIJ_71nAg


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