查看“CPU Registers x86-64”的源代码

[[Category:CPU_Registers]]

{{Disputed|Talk:CPU_Registers_x86-64}}

== 通用寄存器 ==

{| class="wikitable" border="1"
|-
! colspan=5 | 名称（Monikers）
! rowspan=2 | 描述
|-
! 64-bit
! 32-bit
! 16-bit
! 低16位中的8高位
! 8-bit
|-
| RAX
| EAX
| AX
| AH
| AL
| 累加器(Accumulator)
|-
| RBX
| EBX
| BX
| BH
| BL
| 基址(Base)
|-
| RCX
| ECX
| CX
| CH
| CL
| 计数器(Counter)
|-
| RDX
| EDX
| DX
| DH
| DL
| 数据（Data - 通常用于扩展A寄存器）
|-
| RSI
| ESI
| SI
| N/A
| SIL
| 字符串操作源索引(Source index for string operations)
|-
| RDI
| EDI
| DI
| N/A
| DIL
| 字符串操作的目标索引(Destination index for string operations)
|-
| RSP
| ESP
| SP
| N/A
| SPL
| 堆栈指针(Stack Pointer)
|-
| RBP
| EBP
| BP
| N/A
| BPL
| 基址指针(Base Pointer 用于堆栈帧)
|-
| R8
| R8D
| R8W
| N/A
| R8B
| 通用
|-
| R9
| R9D
| R9W
| N/A
| R9B
| 通用
|-
| R10
| R10D
| R10W
| N/A
| R10B
| 通用
|-
| R11
| R11D
| R11W
| N/A
| R11B
| 通用
|-
| R12
| R12D
| R12W
| N/A
| R12B
| 通用
|-
| R13
| R13D
| R13W
| N/A
| R13B
| 通用
|-
| R14
| R14D
| R14W
| N/A
| R14B
| 通用
|-
| R15
| R15D
| R15W
| N/A
| R15B
| 通用
|}

注意：使用REX.W指令前缀（译者注：REX前缀是在64位模式下使用的指令前缀字节，是机器编码的一种扩展）时，不能访问''AH''、''BH''、''CH''和''DH''。
当操作数包含64位寄存器时，会添加此前缀 (由汇编器自动添加)。

== 指针寄存器（Pointer Registers） ==

{| class="wikitable" border="1"
|-
! colspan=3 | 名称（Monikers）
! rowspan=2 | 描述
|-
! 64-bit
! 32-bit
! 16-bit
|-
| RIP
| EIP
| IP
| 指令指针(Instruction Pointer)
|-
|}

注意: 指令指针只能在RIP-相对寻址（RIP-relative addressing）中使用，这是在长模式（long mode）中引入的。

== 段寄存器（Segment Registers） ==

所有这些都是16位长。

{| class="wikitable" border="1"
|-
! 名称（Monikers）
! 描述
|-
| CS
| 代码段(Code Segment)
|-
| DS
| 数据段(Data Segment)
|-
| SS
| 栈段(Stack Segment)
|-
| ES
| 额外段（Extra Segment 用于字符串操作）
|-
| FS
| 通用段
|-
| GS
| 通用段
|-
|}

''CS''、''DS''、''ES''和''SS''的段被视为基址为0，无论GDT中的段描述符如何表示。
例外是''FS''和''GS''，它们有MSR来更改它们的基址。

所有段的限制检查均被禁用。

==RFLAGS寄存器==

（译者注：在x64架构下，原来的eflags寄存器升级成了64位的rflags）

{| class="wikitable" border="1"
|-
! 位
! 标记
! 描述
|-
| 0
| CF
| 进位标志(Carry Flag)
|-
| 1
| 1
| 保留
|-
| 2
| PF
| 奇偶校验标志(Parity Flag)
|-
| 3
| 0
| 保留
|-
| 4
| AF
| 辅助进位标志(Auxiliary Carry Flag)
|-
| 5
| 0
| 保留
|-
| 6
| ZF
| 零标志（Zero Flag）
|-
| 7
| SF
| 符号标志(Sign Flag)
|-
| 8
| TF
| 陷阱标志(Trap Flag)
|-
| 9
| IF
| 中断启用标志(Interrupt Enable Flag)
|-
| 10
| DF
| 方向标志(Direction Flag)
|-
| 11
| OF
| 溢出标志(Overflow Flag)
|-
| 12-13
| IOPL
| I/O权限级别(I/O Privilege Level)
|-
| 14
| NT
| 嵌套任务(Nested Task)
|-
| 15
| 0
| 保留
|-
| 16
| RF
| 恢复标志(Resume Flag)
|-
| 17
| VM
| 虚拟8086模式(Virtual-8086 Mode)
|-
| 18
| AC
| 对齐检查/访问控制(Alignment Check / Access Control)
|-
| 19
| VIF
| 虚拟中断标志(Virtual Interrupt Flag)
|-
| 20
| VIP
| 虚拟中断待处理(Virtual Interrupt Pending)
|-
| 21
| ID
| 身份标志(ID Flag)
|-
| 22-63
| 0
| Reserved
|-
|}

== 控制寄存器（Control Registers） ==

====CR0====

{| class="wikitable" border="1"
|-
! 位 (s)
! 标记
! 描述
|-
| 0
| PE
| 保护模式启用(Protected Mode Enable)
|-
| 1
| MP
| 监视器协处理器(Monitor Co-Processor)
|-
| 2
| EM
| 仿真(Emulation)
|-
| 3
| TS
| 任务切换(Task Switched)
|-
| 4
| ET
| 扩展类型(Extension Type)
|-
| 5
| NE
| 数值错误(Numeric Error)
|-
| 6-15
| 0
| 保留
|-
| 16
| WP
| 写保护(Write Protect)
|-
| 17
| 0
| 保留
|-
| 18
| AM
| 对齐掩码(Alignment Mask)
|-
| 19-28
| 0
| 保留
|-
| 29
| NW
| 非直写(Not-Write Through)
|-
| 30
| CD
| 缓存禁用(Cache Disable)
|-
| 31
| PG
| 分页(Paging)
|-
| 32-63
| 0
| 保留
|-
|}
请注意，此寄存器是唯一可以通过两种方式写入和读取的控制寄存器，而其他方式只能通过MOV指令访问
<source lang="asm">
;方式1：
;写入：
mov cr0,reg32(64)
;读取:
mov reg32(64),cr0 
;----------------------
;方式2：
;写入：
lmsw reg16(32/64) ; lms（w）中的“w”代表word（16位），但指令本身可以使用指令重写修改cr0的上48位。

;读取:
smsw reg16(32/64) ; 同上
</source>

====CR2====

此控制寄存器包含触发页错误(page fault)的线性 (虚拟) 地址，可在页错误的中断处理程序中使用。

====CR3====

{| class="wikitable" border="1"
|-
! colspan=2 | 位
! 标记
! 描述
! 条件
|-
| rowspan=4 | 0-11
| 0-2
| 0
| 保留
| rowspan=4 | CR4.PCIDE = 0
|-
| 3
| PWT
| 页面级直写(Page-Level Write Through)
|-
| 5
| PCD
| 关闭页级缓存(Page-Level Cache Disable)
|-
| 5-11
| 0
| 保留
|-
| colspan=2 | 0-11
| colspan=2 | PCID
| CR4.PCIDE = 1
|-
| colspan=2 | 12-63
| colspan=2 | PML4的物理基址(Page-Level Cache Disable)
|-
|}
请注意，这必须与页面对齐

====CR4====

{| class="wikitable" border="1"
|-
!位 (s)
! 标记
! 描述
|-
| 0
| VME
| 虚拟8086模式扩展(Virtual-8086 Mode Extensions)
|-
| 1
| PVI
| 保护模式虚拟中断(Protected Mode Virtual Interrupts)
|-
| 2
| TSD
| 时间戳仅在环0中启用(Time Stamp enabled only in ring 0)
|-
| 3
| DE
| 调试扩展(Debugging Extensions)
|-
| 4
| PSE
| 页面大小扩展(Page Size Extension)
|-
| 5
| PAE
| 物理地址扩展(Physical Address Extension)
|-
| 6
| MCE
| 机器检查异常(Machine Check Exception)
|-
| 7
| PGE
| 页面全局启用(Page Global Enable)
|-
| 8
| PCE
| 启用性能监控计数器(Performance Monitoring Counter Enable) 
|-
| 9
| OSFXSR
| 操作系统对fxsave和fxrstor指令的支持
|-
| 10
| OSXMMEXCPT
| OS支持无掩码simd浮点异常
|-
| 11
| UMIP
| 用户模式指令保护(用户态关闭SGDT、SIDT、SLDT、SMSW、STR)
|-
| 12
| 0
| 保留
|-
| 13
| VMXE
| 虚拟机扩展支持(Virtual Machine Extensions Enable)
|-
| 14
| SMXE
| 启用安全模式扩展(Safer Mode Extensions Enable)
|-
| 15
| 0
| 保留
|-
| 16
| FSGSBASE
| Enables the instructions RDFSBASE, RDGSBASE, WRFSBASE, and WRGSBASE 
|-
| 17
| PCIDE
| PCID启用
|-
| 18
| OSXSAVE
| XSAVE和处理器扩展状态启用
|-
| 19
| 0
| 保留
|-
| 20
| SMEP
| 监控模式执行保护启用(Supervisor Mode Executions Protection Enable)
|-
| 21
| SMAP
| 启用Supervisor模式访问保护(Supervisor Mode Access Protection Enable)
|-
| 22
| PKE
| 为用户模式页面启用保护密钥
|-
| 23
| CET
| 启用控制流强制技术(Enable Control-flow Enforcement Technology)
|-
| 24
| PKS
| 启用主管模式页面的保护密钥(Enable protection keys for supervisor-mode pages)
|-
| 25-63
| 0
| 保留
|-
|}

====CR8====

CR8是一个新的寄存器，可在64位模式下使用REX前缀访问。 CR8用于确定外部[[interrupts|中断]]的优先级，称为任务优先级寄存器(TPR- task-priority register)。

AMD64体系结构允许软件定义多达15个外部中断优先级类。 优先级等级从1到15进行编号，优先级等级1最低，优先级等级15最高。 CR8使用四个低序位来指定任务优先级，其余60位为保留位，必须用零写入。

系统软件可以使用TPR寄存器来暂时阻止低优先级中断中断高优先级任务。 这是通过向TPR加载与要阻止的最高优先级中断相对应的值来实现的。 例如，加载值为9(1001b)的TPR会阻止优先级为9或更低的所有中断，同时允许识别优先级为10或更高的所有中断。 用0加载TPR启用所有外部中断。 用15（1111b）加载TPR将禁用所有外部中断。

复位时，TPR清零。

{| class="wikitable" border="1"
|-
!位
!意图
|-
|0-3
|优先级(Priority)
|-
|4-63
| 保留
|}

====CR1, CR5-7, CR9-15====

保留，cpu在试图访问它们时会抛出#ud exeption。

==MSRs==

====IA32_EFER====

扩展功能启用寄存器（EFER）是AMD K6处理器中添加的[[MSR|型号特定寄存器（model-specific register）]]，用于启用SYSCALL/SYSRET指令，以及稍后用于进入和退出[[x86-64|长模式]]。 该寄存器在 [[AMD64]] 中成为架构设计，并已被英特尔采用。 其MSR编号为0xC0000080。
 
{| class="wikitable" border="1"
|-
! 位
! 标记
! 描述
|-
| 0
| SCE
| 系统调用扩展(System Call Extensions)
|-
| 1-7
| 0
| 保留
|-
| 8
| LME
| 长模式启用(Long Mode Enable)
|-
| 10
| LMA
| 长模式激活(Long Mode Active)
|-
| 11
| NXE
| 否-启用执行(No-Execute Enable)
|-
| 12
| SVME
| 安全虚拟机启用(Secure Virtual Machine Enable)
|-
| 13
| LMSLE
| 长模式段限制启用(Long Mode Segment Limit Enable)
|-
| 14
| FFXSR
|快速 FXSAVE/FXRSTOR
|-
| 15
| TCE
| 转换缓存扩展(Translation Cache Extension)
|-
| 16-63
| 0
| 保留
|-
|}

====FS.base, GS.base====
地址为0xC0000100(用于FS)和0xC0000101(用于GS)的MSR包含FS和GS段寄存器的基址。 这些通常用于用户代码中的线程指针和内核代码中的CPU本地指针。 可以安全地包含任何内容，因为使用段不会赋予用户代码额外的权限。

在较新的CPU中，还可以在任何特权级别使用WRFSBASE和WRGSBASE指令写入这些指令。

====KernelGSBase====
地址为0xC0000102的MSR。 基本上是在swapgs指令之后与GS.base交换的缓冲区。 通常用于分离GS寄存器的内核和用户使用。

==调试寄存器（Debug Registers）==

====DR0 - DR3====

最多包含4个断点的线性地址。 如果启用了分页，则将它们转换为物理地址。

====DR6====

它允许调试器确定发生了哪些调试条件。 启用调试异常时，在进入调试异常处理程序之前设置低位0-3。

====DR7====

{| class="wikitable" border="1"
|-
! 位
! 描述
|-
| 0
| 本地DR0断点
|-
| 1
| 全局DR0断点
|-
| 2
| 本地DR1断点
|-
| 3
| 全局DR1断点
|-
| 4
| 本地DR2断点
|-
| 5
| 全局DR2断点
|-
| 6
| 本地DR3断点
|-
| 7
| 全局DR3断点
|-
| 16-17
| DR0的条件
|-
| 18-19
| DR0断点大小
|-
| 20-21
| DR1的条件
|-
| 22-23
|DR1断点的大小
|-
| 24-25
|适用于DR2的条件
|-
| 26-27
| DR2断点的大小
|-
| 28-29
|DR3的条件
|-
| 30-31
|DR3断点大小
|-
|}
硬件任务切换的本地断点位被停用，而全局则没有。<br><br>
00b条件表示执行中断，01b表示写入观察点（watchpoint），11b表示R/W观察点。10b是为I/O R/W保留的（不支持）。

==测试寄存器（Test Registers）==

{| class="wikitable" border="1"
|-
! 名称
! 描述
|-
| TR3 - TR5
|无文档记录
|-
| TR6
| 测试命令寄存器（Test Command Register）
|-
| TR7
|测试数据寄存器（Test Data Register）
|-
|}

==保护模式寄存器（Protected Mode Registers）==

====GDTR====

{| class="wikitable" border="1"
|-
! colspan=2 | 操作数大小
! rowspan=2 | 标记
! rowspan=2 | 描述
|-
! 64-bit
! 32-bit
|-
| colspan=2 style="text-align:center" | Bits 0-15
| Limit
| [[GDT]]的大小
|-
| Bits 16-79
| Bits 16-47
| Base
| GDT的起始地址
|-
|}

====LDTR====

存储[[LDT]]的段选择器。

====TR====

存储 [[TSS]] 的分段选择器。

====IDTR====

{| class="wikitable" border="1"
! colspan=2 |操作数大小
! rowspan=2 | 标记
! rowspan=2 | 描述
|-
! 64-bit
! 32-bit
|-
| colspan=2 style="text-align:center" | Bits 0-15
| Limit
| [[IDT]] 的大小
|-
| Bits 16-79
| Bits 16-47
| Base
| IDT的起始地址
|-
|}