Merge from vendor branch GROFF:
[dragonfly.git] / contrib / binutils-2.15 / gas / doc / c-i386.texi
1 @c Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GAS manual.
4 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
5 @ifset GENERIC
6 @page
7 @node i386-Dependent
8 @chapter 80386 Dependent Features
9 @end ifset
10 @ifclear GENERIC
11 @node Machine Dependencies
12 @chapter 80386 Dependent Features
13 @end ifclear
14
15 @cindex i386 support
16 @cindex i80306 support
17 @cindex x86-64 support
18
19 The i386 version @code{@value{AS}} supports both the original Intel 386
20 architecture in both 16 and 32-bit mode as well as AMD x86-64 architecture
21 extending the Intel architecture to 64-bits.
22
23 @menu
24 * i386-Options::                Options
25 * i386-Syntax::                 AT&T Syntax versus Intel Syntax
26 * i386-Mnemonics::              Instruction Naming
27 * i386-Regs::                   Register Naming
28 * i386-Prefixes::               Instruction Prefixes
29 * i386-Memory::                 Memory References
30 * i386-Jumps::                  Handling of Jump Instructions
31 * i386-Float::                  Floating Point
32 * i386-SIMD::                   Intel's MMX and AMD's 3DNow! SIMD Operations
33 * i386-16bit::                  Writing 16-bit Code
34 * i386-Arch::                   Specifying an x86 CPU architecture
35 * i386-Bugs::                   AT&T Syntax bugs
36 * i386-Notes::                  Notes
37 @end menu
38
39 @node i386-Options
40 @section Options
41
42 @cindex options for i386
43 @cindex options for x86-64
44 @cindex i386 options
45 @cindex x86-64 options 
46
47 The i386 version of @code{@value{AS}} has a few machine
48 dependent options:
49
50 @table @code
51 @cindex @samp{--32} option, i386
52 @cindex @samp{--32} option, x86-64
53 @cindex @samp{--64} option, i386
54 @cindex @samp{--64} option, x86-64
55 @item --32 | --64
56 Select the word size, either 32 bits or 64 bits. Selecting 32-bit
57 implies Intel i386 architecture, while 64-bit implies AMD x86-64
58 architecture.
59
60 These options are only available with the ELF object file format, and
61 require that the necessary BFD support has been included (on a 32-bit
62 platform you have to add --enable-64-bit-bfd to configure enable 64-bit
63 usage and use x86-64 as target platform).
64
65 @item -n
66 By default, x86 GAS replaces multiple nop instructions used for
67 alignment within code sections with multi-byte nop instructions such
68 as leal 0(%esi,1),%esi.  This switch disables the optimization.
69 @end table
70
71 @node i386-Syntax
72 @section AT&T Syntax versus Intel Syntax
73
74 @cindex i386 intel_syntax pseudo op
75 @cindex intel_syntax pseudo op, i386
76 @cindex i386 att_syntax pseudo op
77 @cindex att_syntax pseudo op, i386
78 @cindex i386 syntax compatibility
79 @cindex syntax compatibility, i386
80 @cindex x86-64 intel_syntax pseudo op
81 @cindex intel_syntax pseudo op, x86-64
82 @cindex x86-64 att_syntax pseudo op
83 @cindex att_syntax pseudo op, x86-64
84 @cindex x86-64 syntax compatibility
85 @cindex syntax compatibility, x86-64
86
87 @code{@value{AS}} now supports assembly using Intel assembler syntax.
88 @code{.intel_syntax} selects Intel mode, and @code{.att_syntax} switches
89 back to the usual AT&T mode for compatibility with the output of
90 @code{@value{GCC}}.  Either of these directives may have an optional
91 argument, @code{prefix}, or @code{noprefix} specifying whether registers
92 require a @samp{%} prefix.  AT&T System V/386 assembler syntax is quite
93 different from Intel syntax.  We mention these differences because
94 almost all 80386 documents use Intel syntax.  Notable differences
95 between the two syntaxes are:
96
97 @cindex immediate operands, i386
98 @cindex i386 immediate operands
99 @cindex register operands, i386
100 @cindex i386 register operands
101 @cindex jump/call operands, i386
102 @cindex i386 jump/call operands
103 @cindex operand delimiters, i386
104
105 @cindex immediate operands, x86-64
106 @cindex x86-64 immediate operands
107 @cindex register operands, x86-64
108 @cindex x86-64 register operands
109 @cindex jump/call operands, x86-64
110 @cindex x86-64 jump/call operands
111 @cindex operand delimiters, x86-64
112 @itemize @bullet
113 @item
114 AT&T immediate operands are preceded by @samp{$}; Intel immediate
115 operands are undelimited (Intel @samp{push 4} is AT&T @samp{pushl $4}).
116 AT&T register operands are preceded by @samp{%}; Intel register operands
117 are undelimited.  AT&T absolute (as opposed to PC relative) jump/call
118 operands are prefixed by @samp{*}; they are undelimited in Intel syntax.
119
120 @cindex i386 source, destination operands
121 @cindex source, destination operands; i386
122 @cindex x86-64 source, destination operands
123 @cindex source, destination operands; x86-64
124 @item
125 AT&T and Intel syntax use the opposite order for source and destination
126 operands.  Intel @samp{add eax, 4} is @samp{addl $4, %eax}.  The
127 @samp{source, dest} convention is maintained for compatibility with
128 previous Unix assemblers.  Note that instructions with more than one
129 source operand, such as the @samp{enter} instruction, do @emph{not} have
130 reversed order.  @ref{i386-Bugs}.
131
132 @cindex mnemonic suffixes, i386
133 @cindex sizes operands, i386
134 @cindex i386 size suffixes
135 @cindex mnemonic suffixes, x86-64
136 @cindex sizes operands, x86-64
137 @cindex x86-64 size suffixes
138 @item
139 In AT&T syntax the size of memory operands is determined from the last
140 character of the instruction mnemonic.  Mnemonic suffixes of @samp{b},
141 @samp{w}, @samp{l} and @samp{q} specify byte (8-bit), word (16-bit), long
142 (32-bit) and quadruple word (64-bit) memory references.  Intel syntax accomplishes
143 this by prefixing memory operands (@emph{not} the instruction mnemonics) with
144 @samp{byte ptr}, @samp{word ptr}, @samp{dword ptr} and @samp{qword ptr}.  Thus,
145 Intel @samp{mov al, byte ptr @var{foo}} is @samp{movb @var{foo}, %al} in AT&T
146 syntax.
147
148 @cindex return instructions, i386
149 @cindex i386 jump, call, return
150 @cindex return instructions, x86-64
151 @cindex x86-64 jump, call, return
152 @item
153 Immediate form long jumps and calls are
154 @samp{lcall/ljmp $@var{section}, $@var{offset}} in AT&T syntax; the
155 Intel syntax is
156 @samp{call/jmp far @var{section}:@var{offset}}.  Also, the far return
157 instruction
158 is @samp{lret $@var{stack-adjust}} in AT&T syntax; Intel syntax is
159 @samp{ret far @var{stack-adjust}}.
160
161 @cindex sections, i386
162 @cindex i386 sections
163 @cindex sections, x86-64
164 @cindex x86-64 sections
165 @item
166 The AT&T assembler does not provide support for multiple section
167 programs.  Unix style systems expect all programs to be single sections.
168 @end itemize
169
170 @node i386-Mnemonics
171 @section Instruction Naming
172
173 @cindex i386 instruction naming
174 @cindex instruction naming, i386
175 @cindex x86-64 instruction naming
176 @cindex instruction naming, x86-64
177
178 Instruction mnemonics are suffixed with one character modifiers which
179 specify the size of operands.  The letters @samp{b}, @samp{w}, @samp{l}
180 and @samp{q} specify byte, word, long and quadruple word operands.  If
181 no suffix is specified by an instruction then @code{@value{AS}} tries to
182 fill in the missing suffix based on the destination register operand
183 (the last one by convention).  Thus, @samp{mov %ax, %bx} is equivalent
184 to @samp{movw %ax, %bx}; also, @samp{mov $1, %bx} is equivalent to
185 @samp{movw $1, bx}.  Note that this is incompatible with the AT&T Unix
186 assembler which assumes that a missing mnemonic suffix implies long
187 operand size.  (This incompatibility does not affect compiler output
188 since compilers always explicitly specify the mnemonic suffix.)
189
190 Almost all instructions have the same names in AT&T and Intel format.
191 There are a few exceptions.  The sign extend and zero extend
192 instructions need two sizes to specify them.  They need a size to
193 sign/zero extend @emph{from} and a size to zero extend @emph{to}.  This
194 is accomplished by using two instruction mnemonic suffixes in AT&T
195 syntax.  Base names for sign extend and zero extend are
196 @samp{movs@dots{}} and @samp{movz@dots{}} in AT&T syntax (@samp{movsx}
197 and @samp{movzx} in Intel syntax).  The instruction mnemonic suffixes
198 are tacked on to this base name, the @emph{from} suffix before the
199 @emph{to} suffix.  Thus, @samp{movsbl %al, %edx} is AT&T syntax for
200 ``move sign extend @emph{from} %al @emph{to} %edx.''  Possible suffixes,
201 thus, are @samp{bl} (from byte to long), @samp{bw} (from byte to word),
202 @samp{wl} (from word to long), @samp{bq} (from byte to quadruple word),
203 @samp{wq} (from word to quadruple word), and @samp{lq} (from long to
204 quadruple word).
205
206 @cindex conversion instructions, i386
207 @cindex i386 conversion instructions
208 @cindex conversion instructions, x86-64
209 @cindex x86-64 conversion instructions
210 The Intel-syntax conversion instructions
211
212 @itemize @bullet
213 @item
214 @samp{cbw} --- sign-extend byte in @samp{%al} to word in @samp{%ax},
215
216 @item
217 @samp{cwde} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%eax},
218
219 @item
220 @samp{cwd} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%dx:%ax},
221
222 @item
223 @samp{cdq} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%edx:%eax},
224
225 @item
226 @samp{cdqe} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%rax}
227 (x86-64 only),
228
229 @item
230 @samp{cdo} --- sign-extend quad in @samp{%rax} to octuple in
231 @samp{%rdx:%rax} (x86-64 only),
232 @end itemize
233
234 @noindent
235 are called @samp{cbtw}, @samp{cwtl}, @samp{cwtd}, @samp{cltd}, @samp{cltq}, and
236 @samp{cqto} in AT&T naming.  @code{@value{AS}} accepts either naming for these
237 instructions.
238
239 @cindex jump instructions, i386
240 @cindex call instructions, i386
241 @cindex jump instructions, x86-64
242 @cindex call instructions, x86-64
243 Far call/jump instructions are @samp{lcall} and @samp{ljmp} in
244 AT&T syntax, but are @samp{call far} and @samp{jump far} in Intel
245 convention.
246
247 @node i386-Regs
248 @section Register Naming
249
250 @cindex i386 registers
251 @cindex registers, i386
252 @cindex x86-64 registers
253 @cindex registers, x86-64
254 Register operands are always prefixed with @samp{%}.  The 80386 registers
255 consist of
256
257 @itemize @bullet
258 @item
259 the 8 32-bit registers @samp{%eax} (the accumulator), @samp{%ebx},
260 @samp{%ecx}, @samp{%edx}, @samp{%edi}, @samp{%esi}, @samp{%ebp} (the
261 frame pointer), and @samp{%esp} (the stack pointer).
262
263 @item
264 the 8 16-bit low-ends of these: @samp{%ax}, @samp{%bx}, @samp{%cx},
265 @samp{%dx}, @samp{%di}, @samp{%si}, @samp{%bp}, and @samp{%sp}.
266
267 @item
268 the 8 8-bit registers: @samp{%ah}, @samp{%al}, @samp{%bh},
269 @samp{%bl}, @samp{%ch}, @samp{%cl}, @samp{%dh}, and @samp{%dl} (These
270 are the high-bytes and low-bytes of @samp{%ax}, @samp{%bx},
271 @samp{%cx}, and @samp{%dx})
272
273 @item
274 the 6 section registers @samp{%cs} (code section), @samp{%ds}
275 (data section), @samp{%ss} (stack section), @samp{%es}, @samp{%fs},
276 and @samp{%gs}.
277
278 @item
279 the 3 processor control registers @samp{%cr0}, @samp{%cr2}, and
280 @samp{%cr3}.
281
282 @item
283 the 6 debug registers @samp{%db0}, @samp{%db1}, @samp{%db2},
284 @samp{%db3}, @samp{%db6}, and @samp{%db7}.
285
286 @item
287 the 2 test registers @samp{%tr6} and @samp{%tr7}.
288
289 @item
290 the 8 floating point register stack @samp{%st} or equivalently
291 @samp{%st(0)}, @samp{%st(1)}, @samp{%st(2)}, @samp{%st(3)},
292 @samp{%st(4)}, @samp{%st(5)}, @samp{%st(6)}, and @samp{%st(7)}.
293 These registers are overloaded by 8 MMX registers @samp{%mm0},
294 @samp{%mm1}, @samp{%mm2}, @samp{%mm3}, @samp{%mm4}, @samp{%mm5},
295 @samp{%mm6} and @samp{%mm7}.
296
297 @item
298 the 8 SSE registers registers @samp{%xmm0}, @samp{%xmm1}, @samp{%xmm2},
299 @samp{%xmm3}, @samp{%xmm4}, @samp{%xmm5}, @samp{%xmm6} and @samp{%xmm7}.
300 @end itemize
301
302 The AMD x86-64 architecture extends the register set by:
303
304 @itemize @bullet
305 @item
306 enhancing the 8 32-bit registers to 64-bit: @samp{%rax} (the
307 accumulator), @samp{%rbx}, @samp{%rcx}, @samp{%rdx}, @samp{%rdi},
308 @samp{%rsi}, @samp{%rbp} (the frame pointer), @samp{%rsp} (the stack
309 pointer)
310
311 @item
312 the 8 extended registers @samp{%r8}--@samp{%r15}.
313
314 @item
315 the 8 32-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8d}--@samp{%r15d}
316
317 @item
318 the 8 16-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8w}--@samp{%r15w}
319
320 @item
321 the 8 8-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8b}--@samp{%r15b}
322
323 @item
324 the 4 8-bit registers: @samp{%sil}, @samp{%dil}, @samp{%bpl}, @samp{%spl}.
325
326 @item
327 the 8 debug registers: @samp{%db8}--@samp{%db15}.
328
329 @item
330 the 8 SSE registers: @samp{%xmm8}--@samp{%xmm15}.
331 @end itemize
332
333 @node i386-Prefixes
334 @section Instruction Prefixes
335
336 @cindex i386 instruction prefixes
337 @cindex instruction prefixes, i386
338 @cindex prefixes, i386
339 Instruction prefixes are used to modify the following instruction.  They
340 are used to repeat string instructions, to provide section overrides, to
341 perform bus lock operations, and to change operand and address sizes.
342 (Most instructions that normally operate on 32-bit operands will use
343 16-bit operands if the instruction has an ``operand size'' prefix.)
344 Instruction prefixes are best written on the same line as the instruction
345 they act upon. For example, the @samp{scas} (scan string) instruction is
346 repeated with:
347
348 @smallexample
349         repne scas %es:(%edi),%al
350 @end smallexample
351
352 You may also place prefixes on the lines immediately preceding the
353 instruction, but this circumvents checks that @code{@value{AS}} does
354 with prefixes, and will not work with all prefixes.
355
356 Here is a list of instruction prefixes:
357
358 @cindex section override prefixes, i386
359 @itemize @bullet
360 @item
361 Section override prefixes @samp{cs}, @samp{ds}, @samp{ss}, @samp{es},
362 @samp{fs}, @samp{gs}.  These are automatically added by specifying
363 using the @var{section}:@var{memory-operand} form for memory references.
364
365 @cindex size prefixes, i386
366 @item
367 Operand/Address size prefixes @samp{data16} and @samp{addr16}
368 change 32-bit operands/addresses into 16-bit operands/addresses,
369 while @samp{data32} and @samp{addr32} change 16-bit ones (in a
370 @code{.code16} section) into 32-bit operands/addresses.  These prefixes
371 @emph{must} appear on the same line of code as the instruction they
372 modify. For example, in a 16-bit @code{.code16} section, you might
373 write:
374
375 @smallexample
376         addr32 jmpl *(%ebx)
377 @end smallexample
378
379 @cindex bus lock prefixes, i386
380 @cindex inhibiting interrupts, i386
381 @item
382 The bus lock prefix @samp{lock} inhibits interrupts during execution of
383 the instruction it precedes.  (This is only valid with certain
384 instructions; see a 80386 manual for details).
385
386 @cindex coprocessor wait, i386
387 @item
388 The wait for coprocessor prefix @samp{wait} waits for the coprocessor to
389 complete the current instruction.  This should never be needed for the
390 80386/80387 combination.
391
392 @cindex repeat prefixes, i386
393 @item
394 The @samp{rep}, @samp{repe}, and @samp{repne} prefixes are added
395 to string instructions to make them repeat @samp{%ecx} times (@samp{%cx}
396 times if the current address size is 16-bits).
397 @cindex REX prefixes, i386
398 @item
399 The @samp{rex} family of prefixes is used by x86-64 to encode
400 extensions to i386 instruction set.  The @samp{rex} prefix has four
401 bits --- an operand size overwrite (@code{64}) used to change operand size
402 from 32-bit to 64-bit and X, Y and Z extensions bits used to extend the
403 register set.
404
405 You may write the @samp{rex} prefixes directly. The @samp{rex64xyz}
406 instruction emits @samp{rex} prefix with all the bits set.  By omitting
407 the @code{64}, @code{x}, @code{y} or @code{z} you may write other
408 prefixes as well.  Normally, there is no need to write the prefixes
409 explicitly, since gas will automatically generate them based on the
410 instruction operands.
411 @end itemize
412
413 @node i386-Memory
414 @section Memory References
415
416 @cindex i386 memory references
417 @cindex memory references, i386
418 @cindex x86-64 memory references
419 @cindex memory references, x86-64
420 An Intel syntax indirect memory reference of the form
421
422 @smallexample
423 @var{section}:[@var{base} + @var{index}*@var{scale} + @var{disp}]
424 @end smallexample
425
426 @noindent
427 is translated into the AT&T syntax
428
429 @smallexample
430 @var{section}:@var{disp}(@var{base}, @var{index}, @var{scale})
431 @end smallexample
432
433 @noindent
434 where @var{base} and @var{index} are the optional 32-bit base and
435 index registers, @var{disp} is the optional displacement, and
436 @var{scale}, taking the values 1, 2, 4, and 8, multiplies @var{index}
437 to calculate the address of the operand.  If no @var{scale} is
438 specified, @var{scale} is taken to be 1.  @var{section} specifies the
439 optional section register for the memory operand, and may override the
440 default section register (see a 80386 manual for section register
441 defaults). Note that section overrides in AT&T syntax @emph{must}
442 be preceded by a @samp{%}.  If you specify a section override which
443 coincides with the default section register, @code{@value{AS}} does @emph{not}
444 output any section register override prefixes to assemble the given
445 instruction.  Thus, section overrides can be specified to emphasize which
446 section register is used for a given memory operand.
447
448 Here are some examples of Intel and AT&T style memory references:
449
450 @table @asis
451 @item AT&T: @samp{-4(%ebp)}, Intel:  @samp{[ebp - 4]}
452 @var{base} is @samp{%ebp}; @var{disp} is @samp{-4}. @var{section} is
453 missing, and the default section is used (@samp{%ss} for addressing with
454 @samp{%ebp} as the base register).  @var{index}, @var{scale} are both missing.
455
456 @item AT&T: @samp{foo(,%eax,4)}, Intel: @samp{[foo + eax*4]}
457 @var{index} is @samp{%eax} (scaled by a @var{scale} 4); @var{disp} is
458 @samp{foo}.  All other fields are missing.  The section register here
459 defaults to @samp{%ds}.
460
461 @item AT&T: @samp{foo(,1)}; Intel @samp{[foo]}
462 This uses the value pointed to by @samp{foo} as a memory operand.
463 Note that @var{base} and @var{index} are both missing, but there is only
464 @emph{one} @samp{,}.  This is a syntactic exception.
465
466 @item AT&T: @samp{%gs:foo}; Intel @samp{gs:foo}
467 This selects the contents of the variable @samp{foo} with section
468 register @var{section} being @samp{%gs}.
469 @end table
470
471 Absolute (as opposed to PC relative) call and jump operands must be
472 prefixed with @samp{*}.  If no @samp{*} is specified, @code{@value{AS}}
473 always chooses PC relative addressing for jump/call labels.
474
475 Any instruction that has a memory operand, but no register operand,
476 @emph{must} specify its size (byte, word, long, or quadruple) with an
477 instruction mnemonic suffix (@samp{b}, @samp{w}, @samp{l} or @samp{q},
478 respectively).
479
480 The x86-64 architecture adds an RIP (instruction pointer relative)
481 addressing.  This addressing mode is specified by using @samp{rip} as a
482 base register.  Only constant offsets are valid. For example:
483
484 @table @asis
485 @item AT&T: @samp{1234(%rip)}, Intel: @samp{[rip + 1234]}
486 Points to the address 1234 bytes past the end of the current
487 instruction.
488
489 @item AT&T: @samp{symbol(%rip)}, Intel: @samp{[rip + symbol]}
490 Points to the @code{symbol} in RIP relative way, this is shorter than
491 the default absolute addressing.
492 @end table
493
494 Other addressing modes remain unchanged in x86-64 architecture, except
495 registers used are 64-bit instead of 32-bit.
496
497 @node i386-Jumps
498 @section Handling of Jump Instructions
499
500 @cindex jump optimization, i386
501 @cindex i386 jump optimization
502 @cindex jump optimization, x86-64
503 @cindex x86-64 jump optimization
504 Jump instructions are always optimized to use the smallest possible
505 displacements.  This is accomplished by using byte (8-bit) displacement
506 jumps whenever the target is sufficiently close.  If a byte displacement
507 is insufficient a long displacement is used.  We do not support
508 word (16-bit) displacement jumps in 32-bit mode (i.e. prefixing the jump
509 instruction with the @samp{data16} instruction prefix), since the 80386
510 insists upon masking @samp{%eip} to 16 bits after the word displacement
511 is added. (See also @pxref{i386-Arch})
512
513 Note that the @samp{jcxz}, @samp{jecxz}, @samp{loop}, @samp{loopz},
514 @samp{loope}, @samp{loopnz} and @samp{loopne} instructions only come in byte
515 displacements, so that if you use these instructions (@code{@value{GCC}} does
516 not use them) you may get an error message (and incorrect code).  The AT&T
517 80386 assembler tries to get around this problem by expanding @samp{jcxz foo}
518 to
519
520 @smallexample
521          jcxz cx_zero
522          jmp cx_nonzero
523 cx_zero: jmp foo
524 cx_nonzero:
525 @end smallexample
526
527 @node i386-Float
528 @section Floating Point
529
530 @cindex i386 floating point
531 @cindex floating point, i386
532 @cindex x86-64 floating point
533 @cindex floating point, x86-64
534 All 80387 floating point types except packed BCD are supported.
535 (BCD support may be added without much difficulty).  These data
536 types are 16-, 32-, and 64- bit integers, and single (32-bit),
537 double (64-bit), and extended (80-bit) precision floating point.
538 Each supported type has an instruction mnemonic suffix and a constructor
539 associated with it.  Instruction mnemonic suffixes specify the operand's
540 data type.  Constructors build these data types into memory.
541
542 @cindex @code{float} directive, i386
543 @cindex @code{single} directive, i386
544 @cindex @code{double} directive, i386
545 @cindex @code{tfloat} directive, i386
546 @cindex @code{float} directive, x86-64
547 @cindex @code{single} directive, x86-64
548 @cindex @code{double} directive, x86-64
549 @cindex @code{tfloat} directive, x86-64
550 @itemize @bullet
551 @item
552 Floating point constructors are @samp{.float} or @samp{.single},
553 @samp{.double}, and @samp{.tfloat} for 32-, 64-, and 80-bit formats.
554 These correspond to instruction mnemonic suffixes @samp{s}, @samp{l},
555 and @samp{t}. @samp{t} stands for 80-bit (ten byte) real.  The 80387
556 only supports this format via the @samp{fldt} (load 80-bit real to stack
557 top) and @samp{fstpt} (store 80-bit real and pop stack) instructions.
558
559 @cindex @code{word} directive, i386
560 @cindex @code{long} directive, i386
561 @cindex @code{int} directive, i386
562 @cindex @code{quad} directive, i386
563 @cindex @code{word} directive, x86-64
564 @cindex @code{long} directive, x86-64
565 @cindex @code{int} directive, x86-64
566 @cindex @code{quad} directive, x86-64
567 @item
568 Integer constructors are @samp{.word}, @samp{.long} or @samp{.int}, and
569 @samp{.quad} for the 16-, 32-, and 64-bit integer formats.  The
570 corresponding instruction mnemonic suffixes are @samp{s} (single),
571 @samp{l} (long), and @samp{q} (quad).  As with the 80-bit real format,
572 the 64-bit @samp{q} format is only present in the @samp{fildq} (load
573 quad integer to stack top) and @samp{fistpq} (store quad integer and pop
574 stack) instructions.
575 @end itemize
576
577 Register to register operations should not use instruction mnemonic suffixes.
578 @samp{fstl %st, %st(1)} will give a warning, and be assembled as if you
579 wrote @samp{fst %st, %st(1)}, since all register to register operations
580 use 80-bit floating point operands. (Contrast this with @samp{fstl %st, mem},
581 which converts @samp{%st} from 80-bit to 64-bit floating point format,
582 then stores the result in the 4 byte location @samp{mem})
583
584 @node i386-SIMD
585 @section Intel's MMX and AMD's 3DNow! SIMD Operations
586
587 @cindex MMX, i386
588 @cindex 3DNow!, i386
589 @cindex SIMD, i386
590 @cindex MMX, x86-64
591 @cindex 3DNow!, x86-64
592 @cindex SIMD, x86-64
593
594 @code{@value{AS}} supports Intel's MMX instruction set (SIMD
595 instructions for integer data), available on Intel's Pentium MMX
596 processors and Pentium II processors, AMD's K6 and K6-2 processors,
597 Cyrix' M2 processor, and probably others.  It also supports AMD's 3DNow!
598 instruction set (SIMD instructions for 32-bit floating point data)
599 available on AMD's K6-2 processor and possibly others in the future.
600
601 Currently, @code{@value{AS}} does not support Intel's floating point
602 SIMD, Katmai (KNI).
603
604 The eight 64-bit MMX operands, also used by 3DNow!, are called @samp{%mm0},
605 @samp{%mm1}, ... @samp{%mm7}.  They contain eight 8-bit integers, four
606 16-bit integers, two 32-bit integers, one 64-bit integer, or two 32-bit
607 floating point values.  The MMX registers cannot be used at the same time
608 as the floating point stack.
609
610 See Intel and AMD documentation, keeping in mind that the operand order in
611 instructions is reversed from the Intel syntax.
612
613 @node i386-16bit
614 @section Writing 16-bit Code
615
616 @cindex i386 16-bit code
617 @cindex 16-bit code, i386
618 @cindex real-mode code, i386
619 @cindex @code{code16gcc} directive, i386
620 @cindex @code{code16} directive, i386
621 @cindex @code{code32} directive, i386
622 @cindex @code{code64} directive, i386
623 @cindex @code{code64} directive, x86-64
624 While @code{@value{AS}} normally writes only ``pure'' 32-bit i386 code
625 or 64-bit x86-64 code depending on the default configuration,
626 it also supports writing code to run in real mode or in 16-bit protected
627 mode code segments.  To do this, put a @samp{.code16} or
628 @samp{.code16gcc} directive before the assembly language instructions to
629 be run in 16-bit mode.  You can switch @code{@value{AS}} back to writing
630 normal 32-bit code with the @samp{.code32} directive.
631
632 @samp{.code16gcc} provides experimental support for generating 16-bit
633 code from gcc, and differs from @samp{.code16} in that @samp{call},
634 @samp{ret}, @samp{enter}, @samp{leave}, @samp{push}, @samp{pop},
635 @samp{pusha}, @samp{popa}, @samp{pushf}, and @samp{popf} instructions
636 default to 32-bit size.  This is so that the stack pointer is
637 manipulated in the same way over function calls, allowing access to
638 function parameters at the same stack offsets as in 32-bit mode.
639 @samp{.code16gcc} also automatically adds address size prefixes where
640 necessary to use the 32-bit addressing modes that gcc generates.
641
642 The code which @code{@value{AS}} generates in 16-bit mode will not
643 necessarily run on a 16-bit pre-80386 processor.  To write code that
644 runs on such a processor, you must refrain from using @emph{any} 32-bit
645 constructs which require @code{@value{AS}} to output address or operand
646 size prefixes.
647
648 Note that writing 16-bit code instructions by explicitly specifying a
649 prefix or an instruction mnemonic suffix within a 32-bit code section
650 generates different machine instructions than those generated for a
651 16-bit code segment.  In a 32-bit code section, the following code
652 generates the machine opcode bytes @samp{66 6a 04}, which pushes the
653 value @samp{4} onto the stack, decrementing @samp{%esp} by 2.
654
655 @smallexample
656         pushw $4
657 @end smallexample
658
659 The same code in a 16-bit code section would generate the machine
660 opcode bytes @samp{6a 04} (ie. without the operand size prefix), which
661 is correct since the processor default operand size is assumed to be 16
662 bits in a 16-bit code section.
663
664 @node i386-Bugs
665 @section AT&T Syntax bugs
666
667 The UnixWare assembler, and probably other AT&T derived ix86 Unix
668 assemblers, generate floating point instructions with reversed source
669 and destination registers in certain cases.  Unfortunately, gcc and
670 possibly many other programs use this reversed syntax, so we're stuck
671 with it.
672
673 For example
674
675 @smallexample
676         fsub %st,%st(3)
677 @end smallexample
678 @noindent
679 results in @samp{%st(3)} being updated to @samp{%st - %st(3)} rather
680 than the expected @samp{%st(3) - %st}.  This happens with all the
681 non-commutative arithmetic floating point operations with two register
682 operands where the source register is @samp{%st} and the destination
683 register is @samp{%st(i)}.
684
685 @node i386-Arch
686 @section Specifying CPU Architecture
687
688 @cindex arch directive, i386
689 @cindex i386 arch directive
690 @cindex arch directive, x86-64
691 @cindex x86-64 arch directive
692
693 @code{@value{AS}} may be told to assemble for a particular CPU
694 architecture with the @code{.arch @var{cpu_type}} directive.  This
695 directive enables a warning when gas detects an instruction that is not
696 supported on the CPU specified.  The choices for @var{cpu_type} are:
697
698 @multitable @columnfractions .20 .20 .20 .20
699 @item @samp{i8086} @tab @samp{i186} @tab @samp{i286} @tab @samp{i386}
700 @item @samp{i486} @tab @samp{i586} @tab @samp{i686} @tab @samp{pentium}
701 @item @samp{pentiumpro} @tab @samp{pentium4} @tab @samp{k6} @tab @samp{athlon}
702 @item @samp{sledgehammer}
703 @end multitable
704
705 Apart from the warning, there are only two other effects on
706 @code{@value{AS}} operation;  Firstly, if you specify a CPU other than
707 @samp{i486}, then shift by one instructions such as @samp{sarl $1, %eax}
708 will automatically use a two byte opcode sequence.  The larger three
709 byte opcode sequence is used on the 486 (and when no architecture is
710 specified) because it executes faster on the 486.  Note that you can
711 explicitly request the two byte opcode by writing @samp{sarl %eax}.
712 Secondly, if you specify @samp{i8086}, @samp{i186}, or @samp{i286},
713 @emph{and} @samp{.code16} or @samp{.code16gcc} then byte offset
714 conditional jumps will be promoted when necessary to a two instruction
715 sequence consisting of a conditional jump of the opposite sense around
716 an unconditional jump to the target.
717
718 Following the CPU architecture, you may specify @samp{jumps} or
719 @samp{nojumps} to control automatic promotion of conditional jumps.
720 @samp{jumps} is the default, and enables jump promotion;  All external
721 jumps will be of the long variety, and file-local jumps will be promoted
722 as necessary.  (@pxref{i386-Jumps})  @samp{nojumps} leaves external
723 conditional jumps as byte offset jumps, and warns about file-local
724 conditional jumps that @code{@value{AS}} promotes.
725 Unconditional jumps are treated as for @samp{jumps}.
726
727 For example
728
729 @smallexample
730  .arch i8086,nojumps
731 @end smallexample
732
733 @node i386-Notes
734 @section Notes
735
736 @cindex i386 @code{mul}, @code{imul} instructions
737 @cindex @code{mul} instruction, i386
738 @cindex @code{imul} instruction, i386
739 @cindex @code{mul} instruction, x86-64
740 @cindex @code{imul} instruction, x86-64
741 There is some trickery concerning the @samp{mul} and @samp{imul}
742 instructions that deserves mention.  The 16-, 32-, 64- and 128-bit expanding
743 multiplies (base opcode @samp{0xf6}; extension 4 for @samp{mul} and 5
744 for @samp{imul}) can be output only in the one operand form.  Thus,
745 @samp{imul %ebx, %eax} does @emph{not} select the expanding multiply;
746 the expanding multiply would clobber the @samp{%edx} register, and this
747 would confuse @code{@value{GCC}} output.  Use @samp{imul %ebx} to get the
748 64-bit product in @samp{%edx:%eax}.
749
750 We have added a two operand form of @samp{imul} when the first operand
751 is an immediate mode expression and the second operand is a register.
752 This is just a shorthand, so that, multiplying @samp{%eax} by 69, for
753 example, can be done with @samp{imul $69, %eax} rather than @samp{imul
754 $69, %eax, %eax}.
755