哪些寄存器在汇编中被视为“地址寄存器”？答案

【问题标题】：What registers are considered "address registers" in Assembly?哪些寄存器在汇编中被视为“地址寄存器”？
【发布时间】：2020-12-09 23:28:46
【问题描述】：

哪些寄存器被认为是汇编中的“地址寄存器”？我认为答案类似于：所有段寄存器，加上EBP、ESP 和EIP，因为它们包含“地址”，如果我可以这么说的话。但令我惊讶的是，正确的答案实际上是：段寄存器和EIP。我找不到任何类型的解释，很难。为什么段寄存器和EIP被称为“地址寄存器”？为什么这些寄存器专门而不是其他一些寄存器？（P.S. 如果有任何区别，我使用的是 x86 NASM）

【问题讨论】：

一些架构（如 M68k）有专用的地址寄存器。 X86 只有通用寄存器，虽然在 16 位模式下，只有 bx、si、di 和 bp 可用于显式内存操作数（sp 用于一堆隐式内存操作数）。然而，“地址寄存器”这个词并不常用来描述 x86 上的任何东西。段寄存器ebp、esp、eip是“地址寄存器”的说法从何而来？
这只是一个定义问题。无论如何，我认为没有人考虑段寄存器地址寄存器。 EIP 甚至不是可直接访问的寄存器，但它被 cpu 用作地址。类似地，某些指令隐式使用ESP、ESI、EDI 和EBP 作为地址，但您可以显式使用其中任何一个和其余 GPR，例如[EAX].
“地址寄存器”没有适用于 ISA 的特定技术含义。没有广泛同意的规则可以使这种分类选择正确但其他分类不正确。 m68k 意义上的“地址寄存器”意味着它主要用于保存指针，但您不能将程序计数器用作数据指针。（而且 32 位 x86 甚至没有 RIP 相对寻址。）因此，在这里进行分类的人使用了不同的解释。
段寄存器显然不是普通的地址寄存器。在保护模式下，他们选择一个 GDT 条目。不过，内部/隐藏段 base 拥有一个实际的线性地址。（对于 FS 和 GS，可通过 wrmsr 到 MSR_FS_BASE / MSR_GS_BASE 访问。对于其他人，只能通过修改选择器来触发加载新描述符。）
基本上我不认为这是一个非常有用的概念，如果你这样做的话。一个有趣的问题是您可以在寄存器中保留多少数据指针，以便可以使用其中的任何一个，例如您可以一次循环多少个数组而不会用完寄存器。 “m68k 有多少个地址寄存器？包括堆栈指针在内的 8 个”。但这对于将 x86 与其他 ISA 进行比较并不是一个有用的定义。特别是考虑到 x86 几乎普遍与 ss.base = cs.base = ds.base = es.base 平面内存模型一起使用。

标签： assembly x86 cpu-architecture terminology cpu-registers

【解决方案1】：

对于80x86，“地址寄存器”没有明确权威的定义；并且（除非有明确和权威的定义 - 例如在 CPU 制造商的手册中）“地址寄存器”可以定义为您喜欢的任何内容。

例如，对于 80x86，您可以说所有通用寄存器都可以用作地址（例如“mov eax,[eax]”或“mov eax,[ebx]”或..），因此所有通用寄存器都是“地址注册”。

再举一个例子，对于 80x86，你可以说段寄存器包含一个东西结构（可见值、基地址、限制、类型），因此不是“地址寄存器”，几乎所有普通寄存器（EIP , ESP, ESI, EDI, ...) 只能包含段内的偏移量（其本身不是地址），因此也不是“地址寄存器”；而且根本没有地址寄存器。

【讨论】：

在 x86-64 中，段基数固定为 0，因此更容易争辩说 GP 整数 reg 在这个意义上是“地址寄存器”：线性地址 = 偏移量，除非您覆盖到 FS或 GS 基地。但是，是的，受保护模式和真实模式的有趣之处。
@PeterCordes：再举一个例子，对于 80x86 中的 64 位代码，您可以说存在“虚拟地址寄存器”（GDTR、IDTR、rip、rsp）和一些“物理地址寄存器”（cr3，本地 APIC 基地址 MSR），但没有“地址寄存器”，因为当有 2 个（或更多）不同类型的地址时，这没有意义。 ;-)
正如他们所说，计算中只有两个难题：命名和缓存失效。根据该论点，如果系统具有 MMU，m68k 的地址寄存器将成为“虚拟地址寄存器”。（虽然这略有不同，因为 MMU 对于 m68k 是可选的，但 x86-64 长模式需要启用分页。）
另外应该提到的是AVX引入了VSIB寻址，其中XMM0..ZMM31在聚集/分散指令中起到索引寻址寄存器的作用，比如felixcloutier.com/x86/vgatherdpd:vgatherqpd跨度>

【解决方案2】：

毫无疑问，一个或一些指令集要解决某些问题，您必须使用一个特定的寄存器或一组寄存器。但这是例外而非规则。

对于有问题的指令集，只需查找文档并查找可以寻址内存并查看编码的加载/存储/读取/写入/移动/等指令，并将显示该寄存器的列表可用于保存地址事务的地址的架构（或者有时立即数可能在指令本身中，即地址而不是在寄存器中）。

对于 x86 将反对某些 cmets 并说段寄存器特别是地址寄存器，因为它们的内容专门用于生成地址。不是靠它自己，而是与其他位组合来创建完整地址。但是它们的目的和内容用于地址生成。不过，我当然不会单独使用术语地址寄存器来描述它们。

【讨论】：