X64处理器架构简单介绍

X64处理器架构是x86架构的一种扩展，旨在提供更强的计算能力，尤其是在64位计算方面。这种架构的设计兼顾了与32位x86系统的兼容性，允许旧的32位软件在64位环境下运行。X64包括AMD64和Intel64两种实现，它们的指令集基本相同。 在X64架构中，通用寄存器的数量和功能得到了显著增强。原来的8个32位通用寄存器（如eax、ebx等）被扩展为64位，分别称为rax、rbx等。此外，还新增了8个64位寄存器（r8至r15），进一步提升了数据处理能力。每个寄存器都可以通过低32位、16位和8位进行寻址，例如，esi对应的64位寄存器为rsi，其低8位可直接寻址。这些寄存器的命名规则遵循“r”开头，后跟原寄存器名称的首字母，如eax扩展为rax，esi扩展为rsi。 对于32位寄存器的操作，X64会自动将其扩展为64位并填充零。8位和16位寄存器操作则不会进行零扩展，以保持与x86的兼容性。AX、BX、CX和DX的高8位（AH、BH、CH、DH）虽然可寻址，但并非所有指令都支持。 在浮点运算方面，X64处理器包含8个80位的x87浮点寄存器、8个64位的MMX寄存器以及扩展到16个的128位SSE寄存器，支持更高效的浮点计算。 在调用约定上，X64规定了一种统一的c/c++调用约定。前四个整型或指针参数通过rcx、rdx、r8和r9寄存器传递，浮点参数通过xmm0-xmm3寄存器传递。返回值通常存储在rax（整型）或xmm0（浮点）寄存器中。某些寄存器在函数调用中是可变的，而其他如rbx、rbp、rdi、rsi、r12-r15则是不变的。 在寻址模式上，64位模式下的指令默认处理64位寄存器，提供了一种新的RIP相关的寻址模式，允许直接使用rip寄存器作为基址。例如，mov rax, [addr]指令会从rip寄存器加上地址addr指向的内存位置加载数据。JMP、CALL、PUSH和POP指令的指针也都是64位的。 X64指令集大部分与x86兼容，但也移除了一些不常用或过时的指令，如BCD码算术指令、BOUND指令、PUSHAD和POPAD，以及大部分处理段寄存器的操作。同时，它引入了新指令，如SSE2扩展，增强了数据处理能力。例如，新的MOV指令可以处理64位立即数和内存地址，MOVSXD指令用于将32位数据符号扩展为64位。 X64处理器架构通过增加寄存器数量、扩大寻址范围以及优化指令集，极大地提高了处理器的性能和兼容性，为64位计算提供了坚实的基础。