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オペコード (IA-32)
読み：オペコード
外語：opcode
, op. code
品詞：名詞
外語：opcode
, op. code 品詞：名詞
IA-32プロセッサーに対する命令を表わす番号。
元々は16ビットマイクロプロセッサーとして設計された8086で採用されたものが初出。
32ビット化されたことから若干の仕様変更が施されているが、基本的な設計方針は維持されている。
ModR/M(Mode Register Memory)バイトは、二つのソースの種類を表わすために使われる。
片方はレジスターに固定、もう片方はレジスターまたはメモリーが選択可能で、またレジスターを使う場合はオフセットを追加することができる。
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| mod | reg | r/m | |||||
modは、次のようにr/mの用途を切り替える。
SSEの命令は0F XX XXという3バイトのものが多いが、これはSIMD命令用というわけではなく、IA-32における拡張方法の一つである。
これに更に66/F3/F2のプリフィックスを加えることにより、最大4種類に切り替わる。お互い全く無関係の命令になるというわけではなく、互いに相関性がある。従って、利用されるプリフィックスも66のみもあればF3/F2のみもあり、またプリフィックスの無いオペコードが未定義の命令もある。
具体的には、例えばaddpsは0F 58だが、バリエーションであるスカラーaddssはプリフィックスとしてF3が追加され、SSE2の倍精度命令はさらに66とF2が加わる。
こうして、IA-32では0F XXという2バイトエスケープ形式で命令は増やされたが、領域は枯渇寸前である。
SIMD命令で全てを埋めてしまうわけにはいかないので、SSSE3/SSE 4.1頃から0F 38 XX、SSE 4.1/SSE 4.2からイミディエイト付き命令用の0F 3A XXという3バイトエスケープ形式がそれぞれ導入された。
更に、新たに導入されるVEXプリフィックスはこの問題の改善技術で、C5 XXまたはC4 XX XX形式で、REXプリフィックスの機能を取り込みながら、SSE/MMX命令をシンプルに記述できる。
AMDのSSE5も同様に0F 24/0F 25に続く3バイトオペコード方式を採用する予定だったが、AMDもIntel AVXを採用するために破棄された。
Intel AVXでオペコードのエンコーディング方法が変更された。
SSEで、従来の128ビットXMMレジスター×8が、256ビットYMMレジスター×16に増強されている。
SSEの従来命令は殆どが2オペランド命令、たまに3オペランド命令だったが、AVXのエンコーディングを使うとオペランドが一つ増える。例えば、
addps xmm1, xmm2/m128
addps命令に対して、AVXの命令は次のようになる。
vaddps xmm1, xmm2, xmm3/m128
ニーモニックの頭にvを付けて区別する。オペランドが一つ増えるだけでなく、m256も可能になっている。この命令では、xmm2とxmm3またはm128(m256)の値を加算し、結果をxmm1に戻す。従って元の値は破壊されない。
これら以外については、各々で説明する。
16ビットモード、または66(オペランドサイズプリフィックス)併用時は2バイト(imm16)になる
szと書かれた命令は、66プリフィックスによってサイズが変わるもの。
80286以降の拡張命令は、0Fから始まるオペコードで符号化される。
4XはIA-64ではREXプリフィックスとなるため使用できない。
2バイトになるが、incはFF /0、decはFF /1でも表現できる。
cbは8ビットのオフセット。$+2。
条件には別名がいくつかある。例えばjbは、jc、jnaeでも良い。
ibは1バイト、1dは4バイトのイミディエイトを表わす。
ESC命令は、1バイト目がD8からDFまでの命令をいう。数値演算プロセッサー(FPU)用の命令がここに配置されている。
[※AVX]が附された命令は、VEXプリフィックスを使って符号化するものであり、参考として記されたもの。記載されたオペコードでは処理できない。
オペコードは「インテル Advanced Vector Extensions プログラミング・リファレンス 2010年4月」を基本に、いくつかの未記載の命令を加えている。
特に明記しないが、この領域は、SSE命令が大多数を占めている。
3DNow!の命令は、現在のAMDのプロセッサーでも廃止されており、prefetch/prefetchw命令以外は削除されている。
*ps命令に対し、66を付けると*pd命令、F3を付けると*ss命令、F2を付けると*sd命令になる。
nop r/m32は、3から9バイト長までのNOPである。REXプリフィックスを併用すると10バイト以上も可能と見込まれる。
hint_nopはundocumentedな命令で非公式なニーモニック。nop r/m32と同様の動作をするものと思われる。量が多いので、単に #UD 例外を出すのをサボっているだけとも思われるが、詳細不明。
VEX命令のr32 r/m32は、VEX.W=1にすることでr64 r/m64命令に切り替わる。
条件には別名がいくつかある。例えばcmovbは、cmovc、cmovnaeでも良い。
*ps命令に対し、66を付けると*pd命令、F3を付けると*ss命令、F2を付けると*sd命令になる。
mm mm/m32またはmm mm/m64の命令に66をつけると、xmm xmm/m128の命令になる。
mm imm8の命令に66をつけると、xmm imm8の命令になる。
cdは32ビットのオフセット。$+6。
条件には別名がいくつかある。例えばjbは、jc、jnaeでも良い。
条件には別名がいくつかある。例えばsetbは、setc、setnaeでも良い。
pinsrw/pextrwはMMX命令だが、66をつけるとXMM命令になる。
0F C8〜CFは、REXプリフィックスによって対象レジスターを64ビットやR8〜R15に変更できる。
mm mm/m64の命令に66をつけると、xmm xmm/m128の命令になる。
66hを付けることで動作が変化する命令。特に顕著な変化がないものは、有効なオペコードであっても省略する。
pushfd/popfdは、32ビットでは9C/9Dだが、64ビットでは66のプリフィクスが必要である。
0Fから始まるMMX命令に66を冠するとXMM命令になるものもある。
また、r32やm32の命令に66を冠すると概ねr16やm16命令になる。
66 0F 38は、イミディエイト付きのSSE命令拡張。
xmm m32の命令は、VEX.L=1にすることでymm m32命令に切り替わる。両者でニーモニックに差はない。
xmm m64の命令は、VEX.L=1にすることでymm m128命令に切り替わる。両者でニーモニックに差はない。
次の命令は、VEX.L=1にすることでymmとm256命令に切り替わる。両者でニーモニックに差はない。
*vd命令はVEX.L=1にすることで*vq命令に切り替わる。
vpmaskmovd命令は、VEX.W=1でvpmaskmovq命令に変更可能。
AVXのxmm xmm xmm/m128の命令は、VEX.L=1にすることでymm ymm ymm/m256命令に切り替わる。VEX.L=0/1で、それぞれps/pdになる。
AVXのxmm xmm xmm/m32の命令は、VEX.W=1にすることでxmm xmm xmm/m64命令に切り替わる。VEX.W=0/1で、それぞれss/sdになる。
66 0F 3Aは、イミディエイト付きのSSE命令拡張。
xmm/m64 xmmの命令は、VEX.L=1にすることでxmmm128 ymm命令に切り替わる。両者でニーモニックに差はない。
xmm xmm/m128の命令は、VEX.L=1にすることでymm ymm/m256命令に切り替わる。両者でニーモニックに差はない。
vcvtps2phは、VEX.L=1でymm/m128 ymmに変更できる。
AVX命令のうちvpblendvb以外は、VMM.L=1にすることでymmとm256に切り替わる。
Intel AVXではキャンセルされ、AMDが搭載することになった4オペランドFMA命令。VEXで符号化しないと利用できない。
VEX.L=1で、ymmおよびm256命令になる。
/is4の上位4ビットでソースレジスターを指定。下位4ビットは予約で、常に0とする。
AVX命令は、VEX.W=1でr64 r/m64に切り替えられる。
REX.Wを付けることで動作が変化する命令。特に顕著な変化がないものは、有効なオペコードであっても省略する。
なお、REX以前の従来のプリフィックス(66H、67H、F2H、F3H)は、REX.Wより前に置く。
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