为什么在32位寄存器上的x86-64指令为全64位寄存器的上部为零？

Question

为什么在32位寄存器上的x86-64指令为全64位寄存器的上部为零？

在x8664英特尔手册之旅，我读到

也许最令人惊讶的事实是，像这样的指令MOV EAX, EBX的上32位自动为零。RAX登记。

同一来源引用的Intel文档(3.4.1.1在手动基本架构中采用64位模式的通用寄存器)告诉我们：

• 64位操作数在目标通用寄存器中生成64位结果.
• 32位操作数在目标通用寄存器中生成32位结果，零扩展到64位结果.
• 8位和16位操作数产生8位或16位结果.目的通用寄存器的上56位或48位(分别)不被操作修改。如果8位或16位操作的结果用于64位地址计算，则显式地将寄存器扩展到64位。

在x86-32和x86-64程序集中，16位指令如

mov ax, bx

不要表现出这种“奇怪”的行为，即eax的上端单词是零的。

因此：引入这种行为的原因是什么？乍一看，这似乎不合逻辑(但原因可能是我已经习惯了x86-32程序集的怪癖)。

Answer 1

我不是AMD，也不是他们的代言人，但我会用同样的方式去做。因为对上半部分进行零化并不会造成对前一个值的依赖，所以CPU必须等待。如果没有这样做，注册重命名机制将基本上失败。这样，您就可以在64位模式下编写快速32位代码，而不必始终显式地中断依赖关系。如果没有这种行为，64位模式下的每一个32位指令都必须等待以前发生的事情，尽管这个高部分几乎不会被使用。16位指令的行为是奇怪的。依赖疯狂是现在避免16位指令的原因之一。

Answer 2

它只需在指令和指令集中节省空间。您可以使用现有(32位)指令将小的即时值移动到64位寄存器中。它还使您不必对8字节值进行编码。MOV RAX, 42，何时MOV EAX, 42可以重复使用。这种优化对于8位和16位操作(因为它们更小)不那么重要，而更改规则也会破坏旧代码。