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x86-64のコアを書きたい

Primary LanguageSystemVerilog

CPUEX_x86-64

x86-64のコアを書きたい

レジスタ

番地 名前 略称 元からx86に... 説明
0 アキュムレータレジスタ AX/EAX/RAX ある
1 カウンタレジスタ CX/ECX/RCX ある
2 データレジスタ DX/EDX/RDX ある
3 ベースレジスタ BX/EBX/RBX ある
4 スタックポインタレジスタ SP/ESP/RSP ある
5 スタックベースポインタレジスタ BP/EBP/RBP ある
6 ソースレジスタ SI/ESI/RSI ある
7 デスティネーションレジスタ DI/EDI/RDI ある
8 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
9 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
10 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
11 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
12 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
13 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
14 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
15 - - ある REX.Wで指定できるレジスタ.用途自由
16 スタックセグメント SS ある 事実上無効となったレジスタ
17 コードセグメント CS ある 同上
18 データセグメント DS ある 同上
19 エクストラセグメント ES ある 同上
20 Fセグメント FS ある 現代でも使われることがあるらしい...
21 Gセグメント GS ある 同上
22 命令ポインタレジスタ IP/EIP/RIP ある PC(プログラムカウンタ)のこと. x86の命令がこのレジスタに触れることは原則できない. アドレスを与えたのは扱いやすくするため.
23 EFLAGSレジスタ EFLAGS ある 算術論理演算の結果得られた状態など（carry, overflow, parityなど）を保持. アドレスを与えたのは扱いやすくするため.
24 スケーリングレジスタ SCL ない x86の命令からは完全に秘匿される. micro-opcodeが利用. SIB byteで指定されたスケーリングの結果を一時的に保存しておくのに使う.
25 テンポラリレジスタ TMP ない x86の命令からは完全に秘匿される. Loadしてきたデータを一時的に保持したり、Storeするデータを一時的に保持しておきたいときに使う.
26 - - ない 将来の自分がout-of-orderを実装してくれることを期待して、余分なレジスタを用意.
27 - - ない 同上
28 - - ない 同上
29 - - ない 同上
30 - - ない 同上
31 - - ない 同上

対応している命令（x86-64の命令セットのサブセット）

命令 説明
ADD 整数加算
ADC carry付き整数加算
SUB 整数減算
SBB borrow付き整数減算
MOV move
AND bitごとのAND
OR bitごとのOR
XOR bitごとのXOR
PUSH Stackにpushする
POP Stackからpopする
Jcc 条件分岐
CALL 関数呼び出し
RET 関数終了
CMP 比較（subの結果をeflagsに保存）
TEST 論理比較（andの結果をeflagsに保存）

micro-opcode

  • コア内部で実際に用いられる命令セット
  • MIPS32などをもとに独自に構想
名前 命令 意味 詳細
NOP - - NOP命令.
ADD Add $d,$s,$t $d=$s+$t 整数加算
SUB Sub $d,$s,$t $d=$s-$t 整数減算
MUL Mul $d,$s,$t $d=$s*$t 対応予定
DIV Div $d,$s,$t $d=$s/$t 対応予定
AND And $d,$s,$t $d=$s&$t bit AND
OR Or $d,$s,$t $d=$s $t
XOR Xor $d,$s,$t $d=$s^$t bit XOR
SLL Sll $d,$s,$t $d=$s<<$t 左論理シフト
SRL Srl $d,$s,$t $d=$s>>$t 右論理シフト
SRA Sra $d,$s,$t $d=$s>>>$t 右算術シフト
ADC Adc $d,$s,$t $d=$s+$t+CF carry付き整数加算
SBB Sbb $d,$s,$t $d=$s-($t+CF) borrow付き整数減算
MOV Mov $d,--,$t $d=$t $tから$dに移すことに注意.諸事情あってこうなっている.
CMP Cmp --,$s,$t Set eflags according to $s-$t 減算の結果からEflagsを更新する. 減算の結果自体は保存しない.
TEST Test --,$s,$t Set eflags according to $s&$t 論理積の結果について上と同様のことを行う.
ADDI Addi $d,$s,C $d=$s+C 定数整数加算
SUBI Subi $d,$s,C $d=$s-C 定数整数減算
MULI Muli $d,$s,C $d=$s*C 対応予定
DIVI Divi $d,$s,C $d=$s/C 対応予定
ANDI Andi $d,$s,C $d=$s&C 定数bit AND
OR I Or i $d,$s,C $d=$s C
XORI Xori $d,$s,C $d=$s^C 定数bit XOR
SLLI Slli $d,$s,C $d=$s<<C 定数左論理シフト
SRLI Srli $d,$s,C $d=$s>>C 定数右論理シフト
SRAI Srai $d,$s,C $d=$s>>>C 定数右算術シフト
ADCI Adci $d,$s,C $d=$s+C+CF carry付き定数整数加算
SBBI Sbbi $d,$s,C $d=$s-(C+CF) borrow付き定数整数減算
MOVI Mov $d,--, C $d=$t Cを$dに移す. 0-extended.
CMPI Cmp --,$s, C Set eflags according to $s-C 減算の結果からEflagsを更新する. 減算の結果自体は保存しない.
TESTI Test --,$s,C Set eflags according to $s&C 論理積の結果について上と同様のことを行う.
L L $d,$s,C $d=[$s+C] Load
S S $d,$s,C [$s+C]=$d Store
J J C Jump to [RIP+C] 無条件分岐
JR Jr $d Jump to [$d] 無条件分岐
JA Ja C Jump to [RIP+C] if above 条件分岐
JAE Jae C Jump to [RIP+C] if above or equal 条件分岐
JB Jb C Jump to [RIP+C] if below 条件分岐
JBE Jbe C Jump to [RIP+C] if below or equal 条件分岐
JC Jc C Jump to [RIP+C] if carry 条件分岐
JE Je C Jump to [RIP+C] if equal 条件分岐
JG Jg C Jump to [RIP+C] if greater 条件分岐
JGE Jge C Jump to [RIP+C] if greater or equal 条件分岐
JL Jl C Jump to [RIP+C] if less 条件分岐
JLE Jle C Jump to [RIP+C] if less or equal 条件分岐
JO Jo C Jump to [RIP+C] if overflow 条件分岐
JP Jp C Jump to [RIP+C] if parity 条件分岐
JS Js C Jump to [RIP+C] if sign 条件分岐
JNE Jne C Jump to [RIP+C] if not equal 条件分岐
JNP Jnp C Jump to [RIP+C] if not parity 条件分岐
JNS Jns C Jump to [RIP+C] if not sign 条件分岐
JNO Jno C Jump to [RIP+C] if not overflow 条件分岐
JCX Jcx C Jump to [RIP+C] if RCX=0 条件分岐