Optimization 英特尔为指令添加前缀，检查优化问题

我想了解更多关于ptrace使用x86_64二进制文件的函数，以及反汇编指令。 目标是检查字节是否是指令前缀之一

我在（第二卷第二章）中找到了一些信息

2.1.1指令前缀部分显示了以下前缀：


[
0x26
]ES段覆盖
[
0x36
]SS段覆盖前缀
[
0x2E
]未采用CS段覆盖前缀或分支
[
0x3E
]DS段覆盖前缀或采用的分支
[
0x64
]FS段覆盖前缀
[
0x65
]GS段覆盖前缀
[
0x66
]操作数大小覆盖前缀
[
0x67
]地址大小覆盖前缀
[
0xF0
]锁定前缀
[
0xF2
]REPNE/REPNZ前缀或BND前缀
[
0xF3
]REP或REPE/REPZ前缀

视觉上，以黄色显示前缀

如果我想知道一个字节是否是前缀，我会尽量提高效率，检查是否可以执行二进制操作

如果我将
0x26
、
0x36
、
0x2E
和
0x3E
作为一组。基数2中的这些数字（
00100110
、
00110110
、
00101110
和
00111110
）显示一个公共部分：
001XX110

如果我的字节在此组中，则可以找到
11100111
（
0xE7
）的and二进制操作

太好了。现在，如果我取第二组，它包含
0x64
，
0x65
，
0x66
和
0x67
（
01100100
，
01100101
，
011011011011
），我找到了另一个公共部分：
011001001xx

然后，如果字节在第二组中，则可以找到
111111 00
（
0xFC
）的和二进制操作

剩余的指令前缀（
0xF0
、
0xF2
和
0xF3
）出现问题：没有公共部分。
111111 00
（
0xFC
）的and操作将允许字节
0xF1

一种解决方案是检查字节是否不是
0xF1

因此，在C中可能的实现是：

if ((byte & 0xE7) == 0x26) {
    /* This `byte` is a ES, SS, CS or DS segment override prefix */
}
if ((byte & 0xFC) == 0x64) {
    /* This `byte` is a FS, GS, Operand-size or address-size override prefix */
}
if ((byte & 0xFC) == 0xF0) {
    if (byte != 0xF1) {
        /* This `byte` is a LOCK, REPN(E/Z) or REP(_/E/Z) prefix */
    }
}

我来自英特尔，希望最后一个组只能签入一个操作

然后，最后一个问题是：如果字节是0xF0、0xF2或0xF3，我可以签入一个操作吗

然后，最后一个问题是：如果字节是0xF0、0xF2或0xF3，我可以签入一个操作吗

最接近一条指令的是：

                     ;ecx = the byte
    bt [table],ecx   ;Is the byte F0, F2 or F3?
    jc .isF0F2orF3   ; yes

但是，有时前缀不被视为前缀（例如，
pause
指令，其编码类似于
rep nop
，以便与旧CPU兼容）

还请注意，对于高速反汇编程序，最快的方法可能是“跳转表驱动”，其中一个寄存器指向对应于解码器状态的表，另一个寄存器包含指令的下一个字节，如：

                          ;ebx = address of table corresponding to the decoder's current state
    movzx eax,byte [esi]  ;eax = next byte of the instruction
    inc esi               ;esi = address of byte after the next byte of this instruction
    jmp [ebx+eax*4]       ;Go to the code that figures out what to do

在这种情况下，跳转到的部分代码将设置一些标志而不更改当前表（例如，初始表中0xF3的条目将导致跳转到设置“rep prefix was seen”标志的代码），跳转到的部分代码将切换到不同的表（例如，初始表中0x0F的条目将导致跳转到代码，该代码更改为
EBX
，指向用于所有以
0x0F开始的指令的完全不同的表，…
）；跳转到的部分代码将显示一条指令（并重置解码器的状态）

例如，对于
pause
，代码可能是：

table0entryF3:
    or dword [prefixes],REP
    movzx eax,byte [esi]                ;eax = next byte of the instruction
    inc esi                             ;esi = address of byte after the next byte
    jmp [ebx+eax*4]

table0entry90:
    mov edx,instructionNameString_NOP
    test dword [prefixes],REP           ;Was it a PAUSE or NOP?
    je doneInstruction_noOperands       ; NOP, current name is right
    and dword [prefixes],~REP           ; PAUSE, pretend the REP prefix wasn't there
    mov edx,instructionNameString_PAUSE ;        and use the right name
    jmp doneInstruction_noOperands

doneInstruction_noOperands:
    call displayPrefixes
    call displayInstructionName
    mov dword [prefixes],0              ;Reset prefixes
    mov ebx,table0                      ;Switch current table back to the initial table
    movzx eax,byte [esi]                ;eax = first byte of next instruction
    inc esi                             ;esi = address of byte after the next byte
    jmp [ebx+eax*4]

你可以试着在code golf上问这个问题。如果你认为这个问题是非主题的，那么它需要被改写成一个谜题。@prl如果这个问题不完全失去它当前的意义/要求，几乎没有办法改写成适合PPCG的问题。PPCG 99%的时间都是用于比赛的，并且写一篇文章n关于主题的非挑战真的很难。OP没有说“1个操作”，而不是“1条指令”，而且
bt[mem]，reg
相当慢（Skylake上的10个UOP，比用shift/mask手动模拟它来将位索引分解为字节偏移量+掩码更糟糕。）只检查这3个字节最好是通过范围检查，然后将
bt
转换成即时位图。例如
sub-eax，0xf0
/
jnc-not\u-fx\u prefix
/
bt-ecx，eax
/
jnc-not\u-fx\u prefix
在
ecx>中保持
0b1101
。但是我猜OP的掩码和拒绝
0xf1
实际上更好。@PeterCordes:是的；Skylake很慢，因为一条指令只能执行“5次操作”（将索引拆分为dword编号和位编号，将dword编号添加到地址，提取dword，提取位，设置标志）与所有使用较少UOP的CPU相比，它使用的UOP更多。公平地说，自Core2以来，所有Intel上的UOP速度都很慢。奔腾M和P6上的速度稍快。AMD Ryzen将其解码为仅5 UOP，但存在一些人为瓶颈，将其限制为3个周期的吞吐量。在K10上，它是5 UOP，每2个时钟一个，但在其他方面是最好的吞吐量Ryzen为3，推土机为3.5。因此，似乎大多数CPU的运行速度比需要的慢，除非这些只是微代码指令的前端效果。