Assembly 为什么现代x86掩码会将计数移到CL中的5个低位

我正在深入研究x86 ASM中的左右移位操作，比如

shl eax，cl

摘自IA-32英特尔体系结构软件开发人员手册3

所有IA-32 处理器（从Intel 286处理器开始）确实掩盖了这种变化 计数为5位，最大计数为31。这个掩蔽是 在所有操作模式（包括虚拟8086模式）下完成 减少指令的最大执行时间

我试图理解这个逻辑背后的原因。也许它是这样工作的，因为在硬件级别上，很难使用1个周期实现寄存器中所有32（或64）位的移位

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任何详细的解释都会很有帮助

我不认为32位寄存器移位32比31位寄存器移位更困难。 从数学角度来看，对移位计数进行饱和将比对掩码进行饱和更合适。我们必须记住，

SHR EAX，32

什么都不做，必须使用其他指令来清除EAX的内容

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也许英特尔开发人员希望使用相同的内部机制来执行旋转和移位操作。例如

ROR-EAX，35

相当于

ROR-EAX，3

，因此

SHR-EAX，35

相当于

SHR-EAX，3

编辑以更正re:80386的陈述（令我惊讶的是）确实有一个桶移位器

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很高兴听到286被描述为“现代”：-）

8086以8个时钟+4个时钟/位移位运行一个

SHL AX，CL

。因此，如果

CL

=255，这是一条非常慢的指令

所以286帮了大家一个忙，把计数设为0..31。将指令限制为最多5+31个时钟。对于16位寄存器来说，这是一个有趣的折衷方案

[我找到了“80186/80188 80C186/80C188硬件参考手册”（订单号270788-001），上面说这项创新首先出现在那里。

SHL

等人运行了5+n时钟（用于寄存器操作），与286.FWIW相同，186还添加了PUSHA/POPA、PUSH immed、INS/OUTS、BOND、ENTER/LEFT、INUL immed.和SHL/ROL等immed。我不知道为什么186看起来是非个人。]

对于386，它们保持相同的掩码，但这也适用于32位寄存器移位。我找到了一份“80386程序员参考手册”（订单号230985-001），它给出了所有寄存器移位的时钟计数为3。“英特尔80386硬件参考手册”（订单号231732-002）第2.4节“执行单元”指出，执行单元包括：

•数据单元包含ALU、八个32位通用寄存器文件和一个64位桶形移位器（在一个时钟中执行多个位移位）

所以，我不知道为什么他们没有屏蔽32位移位到0..63。在这一点上，我只能提出错误的历史理论

我同意，对于任何计数>=参数大小，都没有返回零的（GPR）移位，这是一个遗憾。这需要硬件检查超出底部6/5的任何位集，并返回零。作为一种折衷方案，也许只需要Bit6/Bit5

[我没有尝试过，但我怀疑使用

PSLLQ

等是一项艰苦的工作——将计数和值洗牌到

xmm

并再次洗牌结果——与测试移位计数和以某种无分支方式掩盖移位结果相比。]

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无论如何。。。这种行为的原因似乎是历史原因。

对于电子产品；如果移位计数为常量，则可以不执行任何操作进行移位（就像将“输入位0”的导线连接到“输出位1”的导线，等等）

您可以将一个可变移位计数分解为多个“带常量计数的移位”操作，最终的结果大致如下：

if( (count & 1) != 0) { v = v << 1; }
if( (count & 2) != 0) { v = v << 2; }
if( (count & 4) != 0) { v = v << 4; }
if( (count & 8) != 0) { v = v << 8; }
if( (count & 16) != 0) { v = v << 16; }

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如果（（计数和1）！=0）{v=v尽管英特尔目前的手册上说，屏蔽移位计数在186年是新的。例如，在反向工程中，SE使用这一事实来区分8086/88和80186/88。也许英特尔没有计算186，而是打算用于嵌入式系统？或者英特尔当前的手册是错误的；这不是第一个ti我


在x86从简单的微代码8086发展到186、286和386的过程中，这几乎是一个任意的设计决策，但我们可以看到一些动机。386有一个桶形移位器（恒定时间移位），186和286没有。IDK如果ISA设计决策是在硬件设计决策之前或之后确定的

ARM的选择不同，它对移位计数进行饱和，而不是对其进行包装。按寄存器宽度或更大的ARM移位会使值为零

x86 SIMD移位类似于饱和计数；您可以使用MMX/SSE/AVX移位移出每个元素的所有位，或者基于每个元素进行移位，如果您使用
c-192
，
c-128
，
c-64
，
c
或其他方法计算每个元素的移位计数，这可能会很好将计数设为操作数大小-1，这样就不可能让某些元素一直移动到边界之外，并且在目标元素中只保留src2中的位。正如下面对386 scalar
shrd
所讨论的，这将需要更宽的桶移位器，或者一些高计数的特殊外壳


186/286具有O（n）移位/旋转（无桶形移位器），因此掩蔽限制了最坏情况下的移位性能。

8086:
SHL AX，CL
每位移位需要8个时钟+4个时钟。CL=255的最坏情况是1028个周期。286:5+n，最坏情况是5+31=36个周期

如果移位不能中止mid指令，并且没有任何更慢的指令，286移位计数掩蔽还可以限制多任务系统最坏情况下的中断延迟。（286推出了其保护模式版本，因此英特尔