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