x86 32位汇编代码是否有效x86 64位汇编代码？

Question

  

所有x86 32位汇编代码是否都有效x86 64位汇编代码？

我想知道32位汇编代码是否是64位汇编代码的子集，即每个32位汇编代码是否可以在64位环境中运行？

我想答案是肯定的，因为64位Windows能够执行32位程序，但后来我发现64位处理器支持32位兼容模式？

如果没有，请提供一个32位汇编代码的小例子，该代码不是有效的64位汇编代码，并解释了64位处理器如何执行32位汇编代码。

Answer 1

现代x86 CPU有三种主要的操作模式（简化了这种描述）：

• 在实模式下， CPU执行16位代码，禁用分页和分段。代码中的内存地址是指phyiscal地址，段寄存器的内容被移位并添加到地址中以形成有效地址。
• 在保护模式中，CPU根据CS（代码段）寄存器中的段选择器执行16位或32位代码。启用分段，可以（通常是）启用分页。程序可以在16位和32位代码之间切换到适当的段。 CPU可以进入子模式虚拟8086模式，以模拟来自受保护模式操作系统内的各个进程的实模式。
• 在长模式下， CPU执行64位代码。分段大多禁用，启用分页。 CPU可以进入子模式兼容模式，从为长模式写入的操作系统中执行16位和32位保护模式代码。 兼容模式<通过远程跳转到具有相应位设置的CS选择器进入/ em>。 虚拟8086模式不可用。

现在16位，32位和64位模式有什么区别？

16位和32位模式基本相同，只是存在以下差异：

• 在16位模式下，默认地址和操作数宽度为16位。您可以使用0x67和0x66前缀将这些更改为32位。在32位模式下，它是相反的。
• 在16位模式下，指令指针被截断为16位，跳转到高于65536的地址会导致奇怪的结果。
• AVX和任何VEX编码指令在16位模式下不可用。
• 16位模式比32位模式具有更少的寻址模式，但如果需要，可以切换到32位寻址模式。

现在，64位模式有所不同。大多数指令的行为与32位模式类似，但有以下区别：

• 另外还有8个名为r8，r9，...，r15的寄存器。每个寄存器可用作字节，字，双字或qword寄存器。 REX前缀族（0x40到0x4f）编码操作数是指旧的还是新的寄存器。另外还有8个寄存器SSE寄存器xmm8，xmm9，...，xmm15。
• 你只能推送/弹出64位和16位数量（虽然你不应该这样做），但是无法推送32位数量。
• 单字节inc和dec指令不可用，其指令空间已重新用于REX前缀。双字节inc和dec仍然可用，因此仍可以对inc reg和dec reg进行编码。
• 存在新的指令指针相对寻址模式。
• 默认地址宽度为64位，可以通过0x67前缀选择32位地址宽度。 16位寻址不可用。
• 默认操作数宽度为32位。可以通过0x66前缀选择16位宽度，可以通过适当的REX前缀选择64位宽度，与您使用的寄存器无关。
• 在需要REX前缀的指令中不能使用AH，BH，CH和DH。
• 写入64位寄存器的低位会清除高位32位。
• 由于分段不起作用，除了用于支持线程局部存储（TLS）的fs和gs覆盖（0x64,0x65）之外，段覆盖不可用。
• 此外，许多专门处理细分的指令都不可用。它们是：push/pop seg（push/pop fs/gs除外），arpl，call far（只有0xff编码有效），les，lds，{ {1}}（只有0xff编码有效），
• 处理十进制算术的说明不可用，它们是：jmp far，daa，das，aaa，aas，aam ，
• 此外，以下说明不可用：aad（很少使用），bound / pusha（对附加寄存器无用），popa（未记录），
• 0x80的0x82指令别名无效。
• 在早期的amd64 CPU上，salc和lahf不可用。

基本上就是这一切！

Answer 2

不，虽然存在大量重叠，但64位汇编代码不是32位汇编代码的超集，因此32位汇编在64位模式下通常无效。

这适用于助记符程序集 source （由汇编程序组装成二进制格式），以及二进制机器代码格式本身。

This question涵盖了已删除的一些详细说明，但也有许多编码形式的含义已更改。

例如，注释中的Jester给出了push eax在64位代码中无效的示例。基于this reference，您可以看到32位推送标记为 N.E。，意味着不可编码。在64位模式下，编码用于表示push rax（8字节推送）。因此，相同的字节序列在32位模式与64位模式下具有不同的含义。

通常，您可以浏览该站点上的指令列表，并找到许多列为64位无效或无法编码的内容。

  

如果没有，请提供一个32位汇编代码的小例子   是无效的64位汇编代码并解释64位处理器如何   执行32位汇编代码。

如上所述，push eax就是这样一个例子。我认为缺少的是64位CPU支持直接运行32位二进制文​​件。它们不是通过机器语言级别的32位和64位指令之间的兼容性来实现的，而只是通过具有 32位模式，其中解码器（特别是）解释指令流作为32位x86而不是x86-64，以及用于运行64位指令的所谓长模式。当这样的64位芯片首次发布时，通常运行一个32位操作系统，这意味着芯片永远处于这种模式（永远不会进入64位模式）。

最近，通常运行一个64位操作系统，它知道模式，当用户启动32位进程时，它会使CPU进入32位模式（这仍然是非常的常见的是：直到最近我的浏览器仍然是32位。

模式的所有细节和正确术语都可以在fuz的答案中找到，这是你应该阅读的答案。