x86-64 和远调用/跳转

Question

快速总结：在 x86-64 模式下，远跳是否与 x86-32 模式下一样慢？

在 x86 处理器上，跳转分为三种类型：

• 短，PC 偏移量为 +/-127 字节（2 字节指令）
• near，具有 +/- 32k 偏移量，“滚动”当前段（3 字节指令）
• far，可以任意跳转（5字节指令）

短跳转和近跳转需要 1-2 个时钟周期，而远跳转需要 50-80 个时钟周期，具体取决于处理器。根据我对文档的阅读，这是因为它们“超出了 CS，即当前代码段”。

在 x86-64 模式下，不使用代码段 - 该段实际上始终为 0..infinity。因此，超出部分不应该受到惩罚。

因此，问题是：如果处理器处于 x86-64 模式，时钟周期数是否会因远跳而改变？

相关的额外问题：大多数在 32 位保护模式下运行的类似 *nix 的操作系统明确地将段大小设置为 0..infinity 并完全通过页表管理线性 -> 物理转换。他们是否从远程调用时间（更少的时钟周期）方面受益，或者惩罚真的是自 8086 以来大小段寄存器的内部 CPU 遗留问题？

Answer 1

CS 不仅用于基础和限制，还用于权限。 CPL 以及其他字段在此处进行编码，例如：

• D 位 - 32 位或 16 位默认段大小
• L 位 - 为段选择兼容性或 64 位模式（在这种情况下，基数和限制很重要）

远跳转也可以通过任务门，远调用也可以通过调用门。所有这些都必须处理，无论是 64 位模式。

总而言之，64 位模式下的远跳并不比 32 位模式下快。事实上，考虑到启用 64 位模式时，段描述符是禁用 64 位模式时的两倍，所有描述符表的访问都增加了一倍，这可能会延长跳转的时间。