解码特定 x87 FPU 指令的歧义

Question

在解码 x87 FPU 指令方面，我遇到了一个模棱两可的情况。看看下面的指令摘自第 2A 卷英特尔指令集手册 [1] 的第 3-380 页。

D9 /0    --> FLD m32fp --> Push m32fp onto the FPU register stack.
D9 C0+i  --> FLD ST(i) --> Push ST(i) onto the FPU register stack.

这两条指令都有相同的单字节基本操作码0xD9。第一条指令的扩展操作码为0x00。扩展操作码将在 ModR/M 字节的“reg”字段中指定。但第二条指令是一个 2 字节的操作码，具有“添加以获取寄存器”功能。这意味着：

D9 C0  --> FLD ST0  
D9 C1  --> FLD ST1  
(and so on)

关于区分这两个指令，我有一个小问题。一个小例子是：

现在，假设我得到了操作码序列"D9 C1"。如果我需要检查它是否是指令"FLD m32fp"，那么我必须检查ModR/M字节的'reg'字段是否为0x00。如果是这样，那么确实是使用了指令"FLD m32fp"。

C1 的二进制表示是"1100 0001"。假设 bit0 为 LSB，则 bit3-bit5（含）构成 ModR/M 字节"C1" 的“reg”字段。我们看到它确实是0x00（3 个零）。

所以我将操作码序列"D9 C1" 映射到"FLD m32fp" 指令。进一步解码，我们看到在这种情况下操作数实际上变成了"ecx"。但我们看到"FLD ST1" 也有操作码序列"D9 C1"，这是用于该操作码序列的实际指令。

本质上，如何确定操作码序列"D9 C1" 对应于指令"FLD ST1" 而不是"FLD ecx"？

"FMUL" 指令也出现了非常相似的问题，因为这里的操作数与 "FLD" 相同。

[1]http://www.intel.com/design/intarch/manuals/243191.HTM

感谢和问候，
赫里希凯什·穆拉利

Answer 1

这在“A.2.6. Escape Opcode Instructions”中有描述，相关部分是：

如果 ModR/M 字节在 在 00H 到 BFH 的范围内，ModR/M 字节的第 5、4 和 3 位用作操作码扩展，类似于用于 1 和 2 字节操作码的技术（参见第 A.2.5 节，“操作码 一字节和两字节操作码的扩展”）。如果 ModR/M 字节超出 00H 的范围 通过BFH，整个ModR/M字节被用作操作码扩展。

关于问题：

现在，假设我得到了操作码序列“D9 C1”。如果我需要检查它是否是指令“FLD m32fp”，那么我必须检查 ModR/M 字节的“reg”字段是否为 0x00。如果是这样，那么确实是使用了“FLD m32fp”指令。

当您遇到 x87 指令时，您必须检查 mod/rm 字节是否 >= 0xC0（对应于 0b11 或 3 的 mod 字段）并在这种情况下在表 A-10 中查找（对于 D9 ）。看那里你会看到D9 C1 = FLD ST(0),ST(1)。

当 mod/rm 字节 D9 01 (mod = 0b00, opcode extension (reg) = 0b000, rm = 0b001) 是“FLD single-real”，查看表 2-2 原来是 fld dword [ecx]。

顺便说一句，没有“FLD ecx”这样的指令，因为您不能直接从整数寄存器加载到 FPU 堆栈上。