]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - contrib/binutils/gas/doc/c-i386.texi
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[FreeBSD/releng/9.2.git] / contrib / binutils / gas / doc / c-i386.texi
1 @c Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1997, 1998, 1999, 2000,
2 @c 2001, 2003, 2004
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GAS manual.
5 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
6 @ifset GENERIC
7 @page
8 @node i386-Dependent
9 @chapter 80386 Dependent Features
10 @end ifset
11 @ifclear GENERIC
12 @node Machine Dependencies
13 @chapter 80386 Dependent Features
14 @end ifclear
15
16 @cindex i386 support
17 @cindex i80306 support
18 @cindex x86-64 support
19
20 The i386 version @code{@value{AS}} supports both the original Intel 386
21 architecture in both 16 and 32-bit mode as well as AMD x86-64 architecture
22 extending the Intel architecture to 64-bits.
23
24 @menu
25 * i386-Options::                Options
26 * i386-Syntax::                 AT&T Syntax versus Intel Syntax
27 * i386-Mnemonics::              Instruction Naming
28 * i386-Regs::                   Register Naming
29 * i386-Prefixes::               Instruction Prefixes
30 * i386-Memory::                 Memory References
31 * i386-Jumps::                  Handling of Jump Instructions
32 * i386-Float::                  Floating Point
33 * i386-SIMD::                   Intel's MMX and AMD's 3DNow! SIMD Operations
34 * i386-16bit::                  Writing 16-bit Code
35 * i386-Arch::                   Specifying an x86 CPU architecture
36 * i386-Bugs::                   AT&T Syntax bugs
37 * i386-Notes::                  Notes
38 @end menu
39
40 @node i386-Options
41 @section Options
42
43 @cindex options for i386
44 @cindex options for x86-64
45 @cindex i386 options
46 @cindex x86-64 options 
47
48 The i386 version of @code{@value{AS}} has a few machine
49 dependent options:
50
51 @table @code
52 @cindex @samp{--32} option, i386
53 @cindex @samp{--32} option, x86-64
54 @cindex @samp{--64} option, i386
55 @cindex @samp{--64} option, x86-64
56 @item --32 | --64
57 Select the word size, either 32 bits or 64 bits. Selecting 32-bit
58 implies Intel i386 architecture, while 64-bit implies AMD x86-64
59 architecture.
60
61 These options are only available with the ELF object file format, and
62 require that the necessary BFD support has been included (on a 32-bit
63 platform you have to add --enable-64-bit-bfd to configure enable 64-bit
64 usage and use x86-64 as target platform).
65
66 @item -n
67 By default, x86 GAS replaces multiple nop instructions used for
68 alignment within code sections with multi-byte nop instructions such
69 as leal 0(%esi,1),%esi.  This switch disables the optimization.
70
71 @cindex @samp{--divide} option, i386
72 @item --divide
73 On SVR4-derived platforms, the character @samp{/} is treated as a comment
74 character, which means that it cannot be used in expressions.  The
75 @samp{--divide} option turns @samp{/} into a normal character.  This does
76 not disable @samp{/} at the beginning of a line starting a comment, or
77 affect using @samp{#} for starting a comment.
78
79 @cindex @samp{-march=} option, i386
80 @cindex @samp{-march=} option, x86-64
81 @item -march=@var{CPU}
82 This option specifies an instruction set architecture for generating
83 instructions.  The following architectures are recognized:
84 @code{i8086},
85 @code{i186},
86 @code{i286},
87 @code{i386},
88 @code{i486},
89 @code{i586},
90 @code{i686},
91 @code{pentium},
92 @code{pentiumpro},
93 @code{pentiumii},
94 @code{pentiumiii},
95 @code{pentium4},
96 @code{prescott},
97 @code{nocona},
98 @code{core},
99 @code{core2},
100 @code{k6},
101 @code{k6_2},
102 @code{athlon},
103 @code{sledgehammer},
104 @code{opteron},
105 @code{k8},
106 @code{generic32} and
107 @code{generic64}.
108
109 This option only affects instructions generated by the assembler. The
110 @code{.arch} directive will take precedent.
111
112 @cindex @samp{-mtune=} option, i386
113 @cindex @samp{-mtune=} option, x86-64
114 @item -mtune=@var{CPU}
115 This option specifies a processor to optimize for. When used in
116 conjunction with the @option{-march} option, only instructions
117 of the processor specified by the @option{-march} option will be
118 generated.
119
120 Valid @var{CPU} values are identical to @option{-march=@var{CPU}}.
121
122 @end table
123
124 @node i386-Syntax
125 @section AT&T Syntax versus Intel Syntax
126
127 @cindex i386 intel_syntax pseudo op
128 @cindex intel_syntax pseudo op, i386
129 @cindex i386 att_syntax pseudo op
130 @cindex att_syntax pseudo op, i386
131 @cindex i386 syntax compatibility
132 @cindex syntax compatibility, i386
133 @cindex x86-64 intel_syntax pseudo op
134 @cindex intel_syntax pseudo op, x86-64
135 @cindex x86-64 att_syntax pseudo op
136 @cindex att_syntax pseudo op, x86-64
137 @cindex x86-64 syntax compatibility
138 @cindex syntax compatibility, x86-64
139
140 @code{@value{AS}} now supports assembly using Intel assembler syntax.
141 @code{.intel_syntax} selects Intel mode, and @code{.att_syntax} switches
142 back to the usual AT&T mode for compatibility with the output of
143 @code{@value{GCC}}.  Either of these directives may have an optional
144 argument, @code{prefix}, or @code{noprefix} specifying whether registers
145 require a @samp{%} prefix.  AT&T System V/386 assembler syntax is quite
146 different from Intel syntax.  We mention these differences because
147 almost all 80386 documents use Intel syntax.  Notable differences
148 between the two syntaxes are:
149
150 @cindex immediate operands, i386
151 @cindex i386 immediate operands
152 @cindex register operands, i386
153 @cindex i386 register operands
154 @cindex jump/call operands, i386
155 @cindex i386 jump/call operands
156 @cindex operand delimiters, i386
157
158 @cindex immediate operands, x86-64
159 @cindex x86-64 immediate operands
160 @cindex register operands, x86-64
161 @cindex x86-64 register operands
162 @cindex jump/call operands, x86-64
163 @cindex x86-64 jump/call operands
164 @cindex operand delimiters, x86-64
165 @itemize @bullet
166 @item
167 AT&T immediate operands are preceded by @samp{$}; Intel immediate
168 operands are undelimited (Intel @samp{push 4} is AT&T @samp{pushl $4}).
169 AT&T register operands are preceded by @samp{%}; Intel register operands
170 are undelimited.  AT&T absolute (as opposed to PC relative) jump/call
171 operands are prefixed by @samp{*}; they are undelimited in Intel syntax.
172
173 @cindex i386 source, destination operands
174 @cindex source, destination operands; i386
175 @cindex x86-64 source, destination operands
176 @cindex source, destination operands; x86-64
177 @item
178 AT&T and Intel syntax use the opposite order for source and destination
179 operands.  Intel @samp{add eax, 4} is @samp{addl $4, %eax}.  The
180 @samp{source, dest} convention is maintained for compatibility with
181 previous Unix assemblers.  Note that instructions with more than one
182 source operand, such as the @samp{enter} instruction, do @emph{not} have
183 reversed order.  @ref{i386-Bugs}.
184
185 @cindex mnemonic suffixes, i386
186 @cindex sizes operands, i386
187 @cindex i386 size suffixes
188 @cindex mnemonic suffixes, x86-64
189 @cindex sizes operands, x86-64
190 @cindex x86-64 size suffixes
191 @item
192 In AT&T syntax the size of memory operands is determined from the last
193 character of the instruction mnemonic.  Mnemonic suffixes of @samp{b},
194 @samp{w}, @samp{l} and @samp{q} specify byte (8-bit), word (16-bit), long
195 (32-bit) and quadruple word (64-bit) memory references.  Intel syntax accomplishes
196 this by prefixing memory operands (@emph{not} the instruction mnemonics) with
197 @samp{byte ptr}, @samp{word ptr}, @samp{dword ptr} and @samp{qword ptr}.  Thus,
198 Intel @samp{mov al, byte ptr @var{foo}} is @samp{movb @var{foo}, %al} in AT&T
199 syntax.
200
201 @cindex return instructions, i386
202 @cindex i386 jump, call, return
203 @cindex return instructions, x86-64
204 @cindex x86-64 jump, call, return
205 @item
206 Immediate form long jumps and calls are
207 @samp{lcall/ljmp $@var{section}, $@var{offset}} in AT&T syntax; the
208 Intel syntax is
209 @samp{call/jmp far @var{section}:@var{offset}}.  Also, the far return
210 instruction
211 is @samp{lret $@var{stack-adjust}} in AT&T syntax; Intel syntax is
212 @samp{ret far @var{stack-adjust}}.
213
214 @cindex sections, i386
215 @cindex i386 sections
216 @cindex sections, x86-64
217 @cindex x86-64 sections
218 @item
219 The AT&T assembler does not provide support for multiple section
220 programs.  Unix style systems expect all programs to be single sections.
221 @end itemize
222
223 @node i386-Mnemonics
224 @section Instruction Naming
225
226 @cindex i386 instruction naming
227 @cindex instruction naming, i386
228 @cindex x86-64 instruction naming
229 @cindex instruction naming, x86-64
230
231 Instruction mnemonics are suffixed with one character modifiers which
232 specify the size of operands.  The letters @samp{b}, @samp{w}, @samp{l}
233 and @samp{q} specify byte, word, long and quadruple word operands.  If
234 no suffix is specified by an instruction then @code{@value{AS}} tries to
235 fill in the missing suffix based on the destination register operand
236 (the last one by convention).  Thus, @samp{mov %ax, %bx} is equivalent
237 to @samp{movw %ax, %bx}; also, @samp{mov $1, %bx} is equivalent to
238 @samp{movw $1, bx}.  Note that this is incompatible with the AT&T Unix
239 assembler which assumes that a missing mnemonic suffix implies long
240 operand size.  (This incompatibility does not affect compiler output
241 since compilers always explicitly specify the mnemonic suffix.)
242
243 Almost all instructions have the same names in AT&T and Intel format.
244 There are a few exceptions.  The sign extend and zero extend
245 instructions need two sizes to specify them.  They need a size to
246 sign/zero extend @emph{from} and a size to zero extend @emph{to}.  This
247 is accomplished by using two instruction mnemonic suffixes in AT&T
248 syntax.  Base names for sign extend and zero extend are
249 @samp{movs@dots{}} and @samp{movz@dots{}} in AT&T syntax (@samp{movsx}
250 and @samp{movzx} in Intel syntax).  The instruction mnemonic suffixes
251 are tacked on to this base name, the @emph{from} suffix before the
252 @emph{to} suffix.  Thus, @samp{movsbl %al, %edx} is AT&T syntax for
253 ``move sign extend @emph{from} %al @emph{to} %edx.''  Possible suffixes,
254 thus, are @samp{bl} (from byte to long), @samp{bw} (from byte to word),
255 @samp{wl} (from word to long), @samp{bq} (from byte to quadruple word),
256 @samp{wq} (from word to quadruple word), and @samp{lq} (from long to
257 quadruple word).
258
259 @cindex conversion instructions, i386
260 @cindex i386 conversion instructions
261 @cindex conversion instructions, x86-64
262 @cindex x86-64 conversion instructions
263 The Intel-syntax conversion instructions
264
265 @itemize @bullet
266 @item
267 @samp{cbw} --- sign-extend byte in @samp{%al} to word in @samp{%ax},
268
269 @item
270 @samp{cwde} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%eax},
271
272 @item
273 @samp{cwd} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%dx:%ax},
274
275 @item
276 @samp{cdq} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%edx:%eax},
277
278 @item
279 @samp{cdqe} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%rax}
280 (x86-64 only),
281
282 @item
283 @samp{cqo} --- sign-extend quad in @samp{%rax} to octuple in
284 @samp{%rdx:%rax} (x86-64 only),
285 @end itemize
286
287 @noindent
288 are called @samp{cbtw}, @samp{cwtl}, @samp{cwtd}, @samp{cltd}, @samp{cltq}, and
289 @samp{cqto} in AT&T naming.  @code{@value{AS}} accepts either naming for these
290 instructions.
291
292 @cindex jump instructions, i386
293 @cindex call instructions, i386
294 @cindex jump instructions, x86-64
295 @cindex call instructions, x86-64
296 Far call/jump instructions are @samp{lcall} and @samp{ljmp} in
297 AT&T syntax, but are @samp{call far} and @samp{jump far} in Intel
298 convention.
299
300 @node i386-Regs
301 @section Register Naming
302
303 @cindex i386 registers
304 @cindex registers, i386
305 @cindex x86-64 registers
306 @cindex registers, x86-64
307 Register operands are always prefixed with @samp{%}.  The 80386 registers
308 consist of
309
310 @itemize @bullet
311 @item
312 the 8 32-bit registers @samp{%eax} (the accumulator), @samp{%ebx},
313 @samp{%ecx}, @samp{%edx}, @samp{%edi}, @samp{%esi}, @samp{%ebp} (the
314 frame pointer), and @samp{%esp} (the stack pointer).
315
316 @item
317 the 8 16-bit low-ends of these: @samp{%ax}, @samp{%bx}, @samp{%cx},
318 @samp{%dx}, @samp{%di}, @samp{%si}, @samp{%bp}, and @samp{%sp}.
319
320 @item
321 the 8 8-bit registers: @samp{%ah}, @samp{%al}, @samp{%bh},
322 @samp{%bl}, @samp{%ch}, @samp{%cl}, @samp{%dh}, and @samp{%dl} (These
323 are the high-bytes and low-bytes of @samp{%ax}, @samp{%bx},
324 @samp{%cx}, and @samp{%dx})
325
326 @item
327 the 6 section registers @samp{%cs} (code section), @samp{%ds}
328 (data section), @samp{%ss} (stack section), @samp{%es}, @samp{%fs},
329 and @samp{%gs}.
330
331 @item
332 the 3 processor control registers @samp{%cr0}, @samp{%cr2}, and
333 @samp{%cr3}.
334
335 @item
336 the 6 debug registers @samp{%db0}, @samp{%db1}, @samp{%db2},
337 @samp{%db3}, @samp{%db6}, and @samp{%db7}.
338
339 @item
340 the 2 test registers @samp{%tr6} and @samp{%tr7}.
341
342 @item
343 the 8 floating point register stack @samp{%st} or equivalently
344 @samp{%st(0)}, @samp{%st(1)}, @samp{%st(2)}, @samp{%st(3)},
345 @samp{%st(4)}, @samp{%st(5)}, @samp{%st(6)}, and @samp{%st(7)}.
346 These registers are overloaded by 8 MMX registers @samp{%mm0},
347 @samp{%mm1}, @samp{%mm2}, @samp{%mm3}, @samp{%mm4}, @samp{%mm5},
348 @samp{%mm6} and @samp{%mm7}.
349
350 @item
351 the 8 SSE registers registers @samp{%xmm0}, @samp{%xmm1}, @samp{%xmm2},
352 @samp{%xmm3}, @samp{%xmm4}, @samp{%xmm5}, @samp{%xmm6} and @samp{%xmm7}.
353 @end itemize
354
355 The AMD x86-64 architecture extends the register set by:
356
357 @itemize @bullet
358 @item
359 enhancing the 8 32-bit registers to 64-bit: @samp{%rax} (the
360 accumulator), @samp{%rbx}, @samp{%rcx}, @samp{%rdx}, @samp{%rdi},
361 @samp{%rsi}, @samp{%rbp} (the frame pointer), @samp{%rsp} (the stack
362 pointer)
363
364 @item
365 the 8 extended registers @samp{%r8}--@samp{%r15}.
366
367 @item
368 the 8 32-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8d}--@samp{%r15d}
369
370 @item
371 the 8 16-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8w}--@samp{%r15w}
372
373 @item
374 the 8 8-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8b}--@samp{%r15b}
375
376 @item
377 the 4 8-bit registers: @samp{%sil}, @samp{%dil}, @samp{%bpl}, @samp{%spl}.
378
379 @item
380 the 8 debug registers: @samp{%db8}--@samp{%db15}.
381
382 @item
383 the 8 SSE registers: @samp{%xmm8}--@samp{%xmm15}.
384 @end itemize
385
386 @node i386-Prefixes
387 @section Instruction Prefixes
388
389 @cindex i386 instruction prefixes
390 @cindex instruction prefixes, i386
391 @cindex prefixes, i386
392 Instruction prefixes are used to modify the following instruction.  They
393 are used to repeat string instructions, to provide section overrides, to
394 perform bus lock operations, and to change operand and address sizes.
395 (Most instructions that normally operate on 32-bit operands will use
396 16-bit operands if the instruction has an ``operand size'' prefix.)
397 Instruction prefixes are best written on the same line as the instruction
398 they act upon. For example, the @samp{scas} (scan string) instruction is
399 repeated with:
400
401 @smallexample
402         repne scas %es:(%edi),%al
403 @end smallexample
404
405 You may also place prefixes on the lines immediately preceding the
406 instruction, but this circumvents checks that @code{@value{AS}} does
407 with prefixes, and will not work with all prefixes.
408
409 Here is a list of instruction prefixes:
410
411 @cindex section override prefixes, i386
412 @itemize @bullet
413 @item
414 Section override prefixes @samp{cs}, @samp{ds}, @samp{ss}, @samp{es},
415 @samp{fs}, @samp{gs}.  These are automatically added by specifying
416 using the @var{section}:@var{memory-operand} form for memory references.
417
418 @cindex size prefixes, i386
419 @item
420 Operand/Address size prefixes @samp{data16} and @samp{addr16}
421 change 32-bit operands/addresses into 16-bit operands/addresses,
422 while @samp{data32} and @samp{addr32} change 16-bit ones (in a
423 @code{.code16} section) into 32-bit operands/addresses.  These prefixes
424 @emph{must} appear on the same line of code as the instruction they
425 modify. For example, in a 16-bit @code{.code16} section, you might
426 write:
427
428 @smallexample
429         addr32 jmpl *(%ebx)
430 @end smallexample
431
432 @cindex bus lock prefixes, i386
433 @cindex inhibiting interrupts, i386
434 @item
435 The bus lock prefix @samp{lock} inhibits interrupts during execution of
436 the instruction it precedes.  (This is only valid with certain
437 instructions; see a 80386 manual for details).
438
439 @cindex coprocessor wait, i386
440 @item
441 The wait for coprocessor prefix @samp{wait} waits for the coprocessor to
442 complete the current instruction.  This should never be needed for the
443 80386/80387 combination.
444
445 @cindex repeat prefixes, i386
446 @item
447 The @samp{rep}, @samp{repe}, and @samp{repne} prefixes are added
448 to string instructions to make them repeat @samp{%ecx} times (@samp{%cx}
449 times if the current address size is 16-bits).
450 @cindex REX prefixes, i386
451 @item
452 The @samp{rex} family of prefixes is used by x86-64 to encode
453 extensions to i386 instruction set.  The @samp{rex} prefix has four
454 bits --- an operand size overwrite (@code{64}) used to change operand size
455 from 32-bit to 64-bit and X, Y and Z extensions bits used to extend the
456 register set.
457
458 You may write the @samp{rex} prefixes directly. The @samp{rex64xyz}
459 instruction emits @samp{rex} prefix with all the bits set.  By omitting
460 the @code{64}, @code{x}, @code{y} or @code{z} you may write other
461 prefixes as well.  Normally, there is no need to write the prefixes
462 explicitly, since gas will automatically generate them based on the
463 instruction operands.
464 @end itemize
465
466 @node i386-Memory
467 @section Memory References
468
469 @cindex i386 memory references
470 @cindex memory references, i386
471 @cindex x86-64 memory references
472 @cindex memory references, x86-64
473 An Intel syntax indirect memory reference of the form
474
475 @smallexample
476 @var{section}:[@var{base} + @var{index}*@var{scale} + @var{disp}]
477 @end smallexample
478
479 @noindent
480 is translated into the AT&T syntax
481
482 @smallexample
483 @var{section}:@var{disp}(@var{base}, @var{index}, @var{scale})
484 @end smallexample
485
486 @noindent
487 where @var{base} and @var{index} are the optional 32-bit base and
488 index registers, @var{disp} is the optional displacement, and
489 @var{scale}, taking the values 1, 2, 4, and 8, multiplies @var{index}
490 to calculate the address of the operand.  If no @var{scale} is
491 specified, @var{scale} is taken to be 1.  @var{section} specifies the
492 optional section register for the memory operand, and may override the
493 default section register (see a 80386 manual for section register
494 defaults). Note that section overrides in AT&T syntax @emph{must}
495 be preceded by a @samp{%}.  If you specify a section override which
496 coincides with the default section register, @code{@value{AS}} does @emph{not}
497 output any section register override prefixes to assemble the given
498 instruction.  Thus, section overrides can be specified to emphasize which
499 section register is used for a given memory operand.
500
501 Here are some examples of Intel and AT&T style memory references:
502
503 @table @asis
504 @item AT&T: @samp{-4(%ebp)}, Intel:  @samp{[ebp - 4]}
505 @var{base} is @samp{%ebp}; @var{disp} is @samp{-4}. @var{section} is
506 missing, and the default section is used (@samp{%ss} for addressing with
507 @samp{%ebp} as the base register).  @var{index}, @var{scale} are both missing.
508
509 @item AT&T: @samp{foo(,%eax,4)}, Intel: @samp{[foo + eax*4]}
510 @var{index} is @samp{%eax} (scaled by a @var{scale} 4); @var{disp} is
511 @samp{foo}.  All other fields are missing.  The section register here
512 defaults to @samp{%ds}.
513
514 @item AT&T: @samp{foo(,1)}; Intel @samp{[foo]}
515 This uses the value pointed to by @samp{foo} as a memory operand.
516 Note that @var{base} and @var{index} are both missing, but there is only
517 @emph{one} @samp{,}.  This is a syntactic exception.
518
519 @item AT&T: @samp{%gs:foo}; Intel @samp{gs:foo}
520 This selects the contents of the variable @samp{foo} with section
521 register @var{section} being @samp{%gs}.
522 @end table
523
524 Absolute (as opposed to PC relative) call and jump operands must be
525 prefixed with @samp{*}.  If no @samp{*} is specified, @code{@value{AS}}
526 always chooses PC relative addressing for jump/call labels.
527
528 Any instruction that has a memory operand, but no register operand,
529 @emph{must} specify its size (byte, word, long, or quadruple) with an
530 instruction mnemonic suffix (@samp{b}, @samp{w}, @samp{l} or @samp{q},
531 respectively).
532
533 The x86-64 architecture adds an RIP (instruction pointer relative)
534 addressing.  This addressing mode is specified by using @samp{rip} as a
535 base register.  Only constant offsets are valid. For example:
536
537 @table @asis
538 @item AT&T: @samp{1234(%rip)}, Intel: @samp{[rip + 1234]}
539 Points to the address 1234 bytes past the end of the current
540 instruction.
541
542 @item AT&T: @samp{symbol(%rip)}, Intel: @samp{[rip + symbol]}
543 Points to the @code{symbol} in RIP relative way, this is shorter than
544 the default absolute addressing.
545 @end table
546
547 Other addressing modes remain unchanged in x86-64 architecture, except
548 registers used are 64-bit instead of 32-bit.
549
550 @node i386-Jumps
551 @section Handling of Jump Instructions
552
553 @cindex jump optimization, i386
554 @cindex i386 jump optimization
555 @cindex jump optimization, x86-64
556 @cindex x86-64 jump optimization
557 Jump instructions are always optimized to use the smallest possible
558 displacements.  This is accomplished by using byte (8-bit) displacement
559 jumps whenever the target is sufficiently close.  If a byte displacement
560 is insufficient a long displacement is used.  We do not support
561 word (16-bit) displacement jumps in 32-bit mode (i.e. prefixing the jump
562 instruction with the @samp{data16} instruction prefix), since the 80386
563 insists upon masking @samp{%eip} to 16 bits after the word displacement
564 is added. (See also @pxref{i386-Arch})
565
566 Note that the @samp{jcxz}, @samp{jecxz}, @samp{loop}, @samp{loopz},
567 @samp{loope}, @samp{loopnz} and @samp{loopne} instructions only come in byte
568 displacements, so that if you use these instructions (@code{@value{GCC}} does
569 not use them) you may get an error message (and incorrect code).  The AT&T
570 80386 assembler tries to get around this problem by expanding @samp{jcxz foo}
571 to
572
573 @smallexample
574          jcxz cx_zero
575          jmp cx_nonzero
576 cx_zero: jmp foo
577 cx_nonzero:
578 @end smallexample
579
580 @node i386-Float
581 @section Floating Point
582
583 @cindex i386 floating point
584 @cindex floating point, i386
585 @cindex x86-64 floating point
586 @cindex floating point, x86-64
587 All 80387 floating point types except packed BCD are supported.
588 (BCD support may be added without much difficulty).  These data
589 types are 16-, 32-, and 64- bit integers, and single (32-bit),
590 double (64-bit), and extended (80-bit) precision floating point.
591 Each supported type has an instruction mnemonic suffix and a constructor
592 associated with it.  Instruction mnemonic suffixes specify the operand's
593 data type.  Constructors build these data types into memory.
594
595 @cindex @code{float} directive, i386
596 @cindex @code{single} directive, i386
597 @cindex @code{double} directive, i386
598 @cindex @code{tfloat} directive, i386
599 @cindex @code{float} directive, x86-64
600 @cindex @code{single} directive, x86-64
601 @cindex @code{double} directive, x86-64
602 @cindex @code{tfloat} directive, x86-64
603 @itemize @bullet
604 @item
605 Floating point constructors are @samp{.float} or @samp{.single},
606 @samp{.double}, and @samp{.tfloat} for 32-, 64-, and 80-bit formats.
607 These correspond to instruction mnemonic suffixes @samp{s}, @samp{l},
608 and @samp{t}. @samp{t} stands for 80-bit (ten byte) real.  The 80387
609 only supports this format via the @samp{fldt} (load 80-bit real to stack
610 top) and @samp{fstpt} (store 80-bit real and pop stack) instructions.
611
612 @cindex @code{word} directive, i386
613 @cindex @code{long} directive, i386
614 @cindex @code{int} directive, i386
615 @cindex @code{quad} directive, i386
616 @cindex @code{word} directive, x86-64
617 @cindex @code{long} directive, x86-64
618 @cindex @code{int} directive, x86-64
619 @cindex @code{quad} directive, x86-64
620 @item
621 Integer constructors are @samp{.word}, @samp{.long} or @samp{.int}, and
622 @samp{.quad} for the 16-, 32-, and 64-bit integer formats.  The
623 corresponding instruction mnemonic suffixes are @samp{s} (single),
624 @samp{l} (long), and @samp{q} (quad).  As with the 80-bit real format,
625 the 64-bit @samp{q} format is only present in the @samp{fildq} (load
626 quad integer to stack top) and @samp{fistpq} (store quad integer and pop
627 stack) instructions.
628 @end itemize
629
630 Register to register operations should not use instruction mnemonic suffixes.
631 @samp{fstl %st, %st(1)} will give a warning, and be assembled as if you
632 wrote @samp{fst %st, %st(1)}, since all register to register operations
633 use 80-bit floating point operands. (Contrast this with @samp{fstl %st, mem},
634 which converts @samp{%st} from 80-bit to 64-bit floating point format,
635 then stores the result in the 4 byte location @samp{mem})
636
637 @node i386-SIMD
638 @section Intel's MMX and AMD's 3DNow! SIMD Operations
639
640 @cindex MMX, i386
641 @cindex 3DNow!, i386
642 @cindex SIMD, i386
643 @cindex MMX, x86-64
644 @cindex 3DNow!, x86-64
645 @cindex SIMD, x86-64
646
647 @code{@value{AS}} supports Intel's MMX instruction set (SIMD
648 instructions for integer data), available on Intel's Pentium MMX
649 processors and Pentium II processors, AMD's K6 and K6-2 processors,
650 Cyrix' M2 processor, and probably others.  It also supports AMD's 3DNow!@:
651 instruction set (SIMD instructions for 32-bit floating point data)
652 available on AMD's K6-2 processor and possibly others in the future.
653
654 Currently, @code{@value{AS}} does not support Intel's floating point
655 SIMD, Katmai (KNI).
656
657 The eight 64-bit MMX operands, also used by 3DNow!, are called @samp{%mm0},
658 @samp{%mm1}, ... @samp{%mm7}.  They contain eight 8-bit integers, four
659 16-bit integers, two 32-bit integers, one 64-bit integer, or two 32-bit
660 floating point values.  The MMX registers cannot be used at the same time
661 as the floating point stack.
662
663 See Intel and AMD documentation, keeping in mind that the operand order in
664 instructions is reversed from the Intel syntax.
665
666 @node i386-16bit
667 @section Writing 16-bit Code
668
669 @cindex i386 16-bit code
670 @cindex 16-bit code, i386
671 @cindex real-mode code, i386
672 @cindex @code{code16gcc} directive, i386
673 @cindex @code{code16} directive, i386
674 @cindex @code{code32} directive, i386
675 @cindex @code{code64} directive, i386
676 @cindex @code{code64} directive, x86-64
677 While @code{@value{AS}} normally writes only ``pure'' 32-bit i386 code
678 or 64-bit x86-64 code depending on the default configuration,
679 it also supports writing code to run in real mode or in 16-bit protected
680 mode code segments.  To do this, put a @samp{.code16} or
681 @samp{.code16gcc} directive before the assembly language instructions to
682 be run in 16-bit mode.  You can switch @code{@value{AS}} back to writing
683 normal 32-bit code with the @samp{.code32} directive.
684
685 @samp{.code16gcc} provides experimental support for generating 16-bit
686 code from gcc, and differs from @samp{.code16} in that @samp{call},
687 @samp{ret}, @samp{enter}, @samp{leave}, @samp{push}, @samp{pop},
688 @samp{pusha}, @samp{popa}, @samp{pushf}, and @samp{popf} instructions
689 default to 32-bit size.  This is so that the stack pointer is
690 manipulated in the same way over function calls, allowing access to
691 function parameters at the same stack offsets as in 32-bit mode.
692 @samp{.code16gcc} also automatically adds address size prefixes where
693 necessary to use the 32-bit addressing modes that gcc generates.
694
695 The code which @code{@value{AS}} generates in 16-bit mode will not
696 necessarily run on a 16-bit pre-80386 processor.  To write code that
697 runs on such a processor, you must refrain from using @emph{any} 32-bit
698 constructs which require @code{@value{AS}} to output address or operand
699 size prefixes.
700
701 Note that writing 16-bit code instructions by explicitly specifying a
702 prefix or an instruction mnemonic suffix within a 32-bit code section
703 generates different machine instructions than those generated for a
704 16-bit code segment.  In a 32-bit code section, the following code
705 generates the machine opcode bytes @samp{66 6a 04}, which pushes the
706 value @samp{4} onto the stack, decrementing @samp{%esp} by 2.
707
708 @smallexample
709         pushw $4
710 @end smallexample
711
712 The same code in a 16-bit code section would generate the machine
713 opcode bytes @samp{6a 04} (i.e., without the operand size prefix), which
714 is correct since the processor default operand size is assumed to be 16
715 bits in a 16-bit code section.
716
717 @node i386-Bugs
718 @section AT&T Syntax bugs
719
720 The UnixWare assembler, and probably other AT&T derived ix86 Unix
721 assemblers, generate floating point instructions with reversed source
722 and destination registers in certain cases.  Unfortunately, gcc and
723 possibly many other programs use this reversed syntax, so we're stuck
724 with it.
725
726 For example
727
728 @smallexample
729         fsub %st,%st(3)
730 @end smallexample
731 @noindent
732 results in @samp{%st(3)} being updated to @samp{%st - %st(3)} rather
733 than the expected @samp{%st(3) - %st}.  This happens with all the
734 non-commutative arithmetic floating point operations with two register
735 operands where the source register is @samp{%st} and the destination
736 register is @samp{%st(i)}.
737
738 @node i386-Arch
739 @section Specifying CPU Architecture
740
741 @cindex arch directive, i386
742 @cindex i386 arch directive
743 @cindex arch directive, x86-64
744 @cindex x86-64 arch directive
745
746 @code{@value{AS}} may be told to assemble for a particular CPU
747 (sub-)architecture with the @code{.arch @var{cpu_type}} directive.  This
748 directive enables a warning when gas detects an instruction that is not
749 supported on the CPU specified.  The choices for @var{cpu_type} are:
750
751 @multitable @columnfractions .20 .20 .20 .20
752 @item @samp{i8086} @tab @samp{i186} @tab @samp{i286} @tab @samp{i386}
753 @item @samp{i486} @tab @samp{i586} @tab @samp{i686} @tab @samp{pentium}
754 @item @samp{pentiumpro} @tab @samp{pentiumii} @tab @samp{pentiumiii} @tab @samp{pentium4}
755 @item @samp{prescott} @tab @samp{nocona} @tab @samp{core} @tab @samp{core2}
756 @item @samp{amdfam10}
757 @item @samp{k6} @tab @samp{athlon} @tab @samp{sledgehammer} @tab @samp{k8} 
758 @item @samp{.mmx} @tab @samp{.sse} @tab @samp{.sse2} @tab @samp{.sse3}
759 @item @samp{.ssse3} @tab @samp{.sse4.1} @tab @samp{.sse4.2} @tab @samp{.sse4}
760 @item @samp{.sse4a} @tab @samp{.3dnow} @tab @samp{.3dnowa} @tab @samp{.padlock}
761 @item @samp{.pacifica} @tab @samp{.svme} @tab @samp{.abm}
762 @end multitable
763
764 Apart from the warning, there are only two other effects on
765 @code{@value{AS}} operation;  Firstly, if you specify a CPU other than
766 @samp{i486}, then shift by one instructions such as @samp{sarl $1, %eax}
767 will automatically use a two byte opcode sequence.  The larger three
768 byte opcode sequence is used on the 486 (and when no architecture is
769 specified) because it executes faster on the 486.  Note that you can
770 explicitly request the two byte opcode by writing @samp{sarl %eax}.
771 Secondly, if you specify @samp{i8086}, @samp{i186}, or @samp{i286},
772 @emph{and} @samp{.code16} or @samp{.code16gcc} then byte offset
773 conditional jumps will be promoted when necessary to a two instruction
774 sequence consisting of a conditional jump of the opposite sense around
775 an unconditional jump to the target.
776
777 Following the CPU architecture (but not a sub-architecture, which are those
778 starting with a dot), you may specify @samp{jumps} or @samp{nojumps} to
779 control automatic promotion of conditional jumps. @samp{jumps} is the
780 default, and enables jump promotion;  All external jumps will be of the long
781 variety, and file-local jumps will be promoted as necessary.
782 (@pxref{i386-Jumps})  @samp{nojumps} leaves external conditional jumps as
783 byte offset jumps, and warns about file-local conditional jumps that
784 @code{@value{AS}} promotes.
785 Unconditional jumps are treated as for @samp{jumps}.
786
787 For example
788
789 @smallexample
790  .arch i8086,nojumps
791 @end smallexample
792
793 @node i386-Notes
794 @section Notes
795
796 @cindex i386 @code{mul}, @code{imul} instructions
797 @cindex @code{mul} instruction, i386
798 @cindex @code{imul} instruction, i386
799 @cindex @code{mul} instruction, x86-64
800 @cindex @code{imul} instruction, x86-64
801 There is some trickery concerning the @samp{mul} and @samp{imul}
802 instructions that deserves mention.  The 16-, 32-, 64- and 128-bit expanding
803 multiplies (base opcode @samp{0xf6}; extension 4 for @samp{mul} and 5
804 for @samp{imul}) can be output only in the one operand form.  Thus,
805 @samp{imul %ebx, %eax} does @emph{not} select the expanding multiply;
806 the expanding multiply would clobber the @samp{%edx} register, and this
807 would confuse @code{@value{GCC}} output.  Use @samp{imul %ebx} to get the
808 64-bit product in @samp{%edx:%eax}.
809
810 We have added a two operand form of @samp{imul} when the first operand
811 is an immediate mode expression and the second operand is a register.
812 This is just a shorthand, so that, multiplying @samp{%eax} by 69, for
813 example, can be done with @samp{imul $69, %eax} rather than @samp{imul
814 $69, %eax, %eax}.
815