gas/
[binutils.git] / gas / doc / c-i386.texi
blob721d857f651cff78de60ee20a9336014d819ad37
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
16 @cindex i386 support
17 @cindex i80306 support
18 @cindex x86-64 support
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.
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
40 @node i386-Options
41 @section Options
43 @cindex options for i386
44 @cindex options for x86-64
45 @cindex i386 options
46 @cindex x86-64 options 
48 The i386 version of @code{@value{AS}} has a few machine
49 dependent options:
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.
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).
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.
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.
79 @cindex @samp{-march=} option, i386
80 @cindex @samp{-march=} option, x86-64
81 @item -march=@var{CPU}[+@var{EXTENSION}@dots{}]
82 This option specifies the target processor.  The assembler will
83 issue an error message if an attempt is made to assemble an instruction
84 which will not execute on the target processor.  The following
85 processor names are recognized: 
86 @code{i8086},
87 @code{i186},
88 @code{i286},
89 @code{i386},
90 @code{i486},
91 @code{i586},
92 @code{i686},
93 @code{pentium},
94 @code{pentiumpro},
95 @code{pentiumii},
96 @code{pentiumiii},
97 @code{pentium4},
98 @code{prescott},
99 @code{nocona},
100 @code{core},
101 @code{core2},
102 @code{k6},
103 @code{k6_2},
104 @code{athlon},
105 @code{sledgehammer},
106 @code{opteron},
107 @code{k8},
108 @code{generic32} and
109 @code{generic64}.
111 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to 
112 accept various extension mnemonics.  For example,
113 @code{-march=i686+sse4+vmx} extends @var{i686} with @var{sse4} and
114 @var{vmx}.  The following extensions are currently supported:
115 @code{mmx},
116 @code{sse},
117 @code{sse2},
118 @code{sse3},
119 @code{ssse3},
120 @code{sse4.1},
121 @code{sse4.2},
122 @code{sse4},
123 @code{vmx},
124 @code{smx},
125 @code{3dnow},
126 @code{3dnowa},
127 @code{sse4a},
128 @code{sse5},
129 @code{svme},
130 @code{abm} and
131 @code{padlock}.
133 When the @code{.arch} directive is used with @option{-march}, the
134 @code{.arch} directive will take precedent.
136 @cindex @samp{-mtune=} option, i386
137 @cindex @samp{-mtune=} option, x86-64
138 @item -mtune=@var{CPU}
139 This option specifies a processor to optimize for. When used in
140 conjunction with the @option{-march} option, only instructions
141 of the processor specified by the @option{-march} option will be
142 generated.
144 Valid @var{CPU} values are identical to the processor list of
145 @option{-march=@var{CPU}}.
147 @cindex @samp{-mmnemonic=} option, i386
148 @cindex @samp{-mmnemonic=} option, x86-64
149 @item -mmnemonic=@var{att}
150 @item -mmnemonic=@var{intel}
151 This option specifies instruction mnemonic for matching instructions. 
152 The @code{.att_mnemonic} and @code{.intel_mnemonic} directives will
153 take precedent.
155 @cindex @samp{-msyntax=} option, i386
156 @cindex @samp{-msyntax=} option, x86-64
157 @item -msyntax=@var{att}
158 @item -msyntax=@var{intel}
159 This option specifies instruction syntax when processing instructions. 
160 The @code{.att_syntax} and @code{.intel_syntax} directives will
161 take precedent.
163 @cindex @samp{-mnaked-reg} option, i386
164 @cindex @samp{-mnaked-reg} option, x86-64
165 @item -mnaked-reg
166 This opetion specifies that registers don't require a @samp{%} prefix.
167 The @code{.att_syntax} and @code{.intel_syntax} directives will take precedent.
169 @end table
171 @node i386-Syntax
172 @section AT&T Syntax versus Intel Syntax
174 @cindex i386 intel_syntax pseudo op
175 @cindex intel_syntax pseudo op, i386
176 @cindex i386 att_syntax pseudo op
177 @cindex att_syntax pseudo op, i386
178 @cindex i386 syntax compatibility
179 @cindex syntax compatibility, i386
180 @cindex x86-64 intel_syntax pseudo op
181 @cindex intel_syntax pseudo op, x86-64
182 @cindex x86-64 att_syntax pseudo op
183 @cindex att_syntax pseudo op, x86-64
184 @cindex x86-64 syntax compatibility
185 @cindex syntax compatibility, x86-64
187 @code{@value{AS}} now supports assembly using Intel assembler syntax.
188 @code{.intel_syntax} selects Intel mode, and @code{.att_syntax} switches
189 back to the usual AT&T mode for compatibility with the output of
190 @code{@value{GCC}}.  Either of these directives may have an optional
191 argument, @code{prefix}, or @code{noprefix} specifying whether registers
192 require a @samp{%} prefix.  AT&T System V/386 assembler syntax is quite
193 different from Intel syntax.  We mention these differences because
194 almost all 80386 documents use Intel syntax.  Notable differences
195 between the two syntaxes are:
197 @cindex immediate operands, i386
198 @cindex i386 immediate operands
199 @cindex register operands, i386
200 @cindex i386 register operands
201 @cindex jump/call operands, i386
202 @cindex i386 jump/call operands
203 @cindex operand delimiters, i386
205 @cindex immediate operands, x86-64
206 @cindex x86-64 immediate operands
207 @cindex register operands, x86-64
208 @cindex x86-64 register operands
209 @cindex jump/call operands, x86-64
210 @cindex x86-64 jump/call operands
211 @cindex operand delimiters, x86-64
212 @itemize @bullet
213 @item
214 AT&T immediate operands are preceded by @samp{$}; Intel immediate
215 operands are undelimited (Intel @samp{push 4} is AT&T @samp{pushl $4}).
216 AT&T register operands are preceded by @samp{%}; Intel register operands
217 are undelimited.  AT&T absolute (as opposed to PC relative) jump/call
218 operands are prefixed by @samp{*}; they are undelimited in Intel syntax.
220 @cindex i386 source, destination operands
221 @cindex source, destination operands; i386
222 @cindex x86-64 source, destination operands
223 @cindex source, destination operands; x86-64
224 @item
225 AT&T and Intel syntax use the opposite order for source and destination
226 operands.  Intel @samp{add eax, 4} is @samp{addl $4, %eax}.  The
227 @samp{source, dest} convention is maintained for compatibility with
228 previous Unix assemblers.  Note that @samp{bound}, @samp{invlpga}, and
229 instructions with 2 immediate operands, such as the @samp{enter}
230 instruction, do @emph{not} have reversed order.  @ref{i386-Bugs}.
232 @cindex mnemonic suffixes, i386
233 @cindex sizes operands, i386
234 @cindex i386 size suffixes
235 @cindex mnemonic suffixes, x86-64
236 @cindex sizes operands, x86-64
237 @cindex x86-64 size suffixes
238 @item
239 In AT&T syntax the size of memory operands is determined from the last
240 character of the instruction mnemonic.  Mnemonic suffixes of @samp{b},
241 @samp{w}, @samp{l} and @samp{q} specify byte (8-bit), word (16-bit), long
242 (32-bit) and quadruple word (64-bit) memory references.  Intel syntax accomplishes
243 this by prefixing memory operands (@emph{not} the instruction mnemonics) with
244 @samp{byte ptr}, @samp{word ptr}, @samp{dword ptr} and @samp{qword ptr}.  Thus,
245 Intel @samp{mov al, byte ptr @var{foo}} is @samp{movb @var{foo}, %al} in AT&T
246 syntax.
248 @cindex return instructions, i386
249 @cindex i386 jump, call, return
250 @cindex return instructions, x86-64
251 @cindex x86-64 jump, call, return
252 @item
253 Immediate form long jumps and calls are
254 @samp{lcall/ljmp $@var{section}, $@var{offset}} in AT&T syntax; the
255 Intel syntax is
256 @samp{call/jmp far @var{section}:@var{offset}}.  Also, the far return
257 instruction
258 is @samp{lret $@var{stack-adjust}} in AT&T syntax; Intel syntax is
259 @samp{ret far @var{stack-adjust}}.
261 @cindex sections, i386
262 @cindex i386 sections
263 @cindex sections, x86-64
264 @cindex x86-64 sections
265 @item
266 The AT&T assembler does not provide support for multiple section
267 programs.  Unix style systems expect all programs to be single sections.
268 @end itemize
270 @node i386-Mnemonics
271 @section Instruction Naming
273 @cindex i386 instruction naming
274 @cindex instruction naming, i386
275 @cindex x86-64 instruction naming
276 @cindex instruction naming, x86-64
278 Instruction mnemonics are suffixed with one character modifiers which
279 specify the size of operands.  The letters @samp{b}, @samp{w}, @samp{l}
280 and @samp{q} specify byte, word, long and quadruple word operands.  If
281 no suffix is specified by an instruction then @code{@value{AS}} tries to
282 fill in the missing suffix based on the destination register operand
283 (the last one by convention).  Thus, @samp{mov %ax, %bx} is equivalent
284 to @samp{movw %ax, %bx}; also, @samp{mov $1, %bx} is equivalent to
285 @samp{movw $1, bx}.  Note that this is incompatible with the AT&T Unix
286 assembler which assumes that a missing mnemonic suffix implies long
287 operand size.  (This incompatibility does not affect compiler output
288 since compilers always explicitly specify the mnemonic suffix.)
290 Almost all instructions have the same names in AT&T and Intel format.
291 There are a few exceptions.  The sign extend and zero extend
292 instructions need two sizes to specify them.  They need a size to
293 sign/zero extend @emph{from} and a size to zero extend @emph{to}.  This
294 is accomplished by using two instruction mnemonic suffixes in AT&T
295 syntax.  Base names for sign extend and zero extend are
296 @samp{movs@dots{}} and @samp{movz@dots{}} in AT&T syntax (@samp{movsx}
297 and @samp{movzx} in Intel syntax).  The instruction mnemonic suffixes
298 are tacked on to this base name, the @emph{from} suffix before the
299 @emph{to} suffix.  Thus, @samp{movsbl %al, %edx} is AT&T syntax for
300 ``move sign extend @emph{from} %al @emph{to} %edx.''  Possible suffixes,
301 thus, are @samp{bl} (from byte to long), @samp{bw} (from byte to word),
302 @samp{wl} (from word to long), @samp{bq} (from byte to quadruple word),
303 @samp{wq} (from word to quadruple word), and @samp{lq} (from long to
304 quadruple word).
306 @cindex conversion instructions, i386
307 @cindex i386 conversion instructions
308 @cindex conversion instructions, x86-64
309 @cindex x86-64 conversion instructions
310 The Intel-syntax conversion instructions
312 @itemize @bullet
313 @item
314 @samp{cbw} --- sign-extend byte in @samp{%al} to word in @samp{%ax},
316 @item
317 @samp{cwde} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%eax},
319 @item
320 @samp{cwd} --- sign-extend word in @samp{%ax} to long in @samp{%dx:%ax},
322 @item
323 @samp{cdq} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%edx:%eax},
325 @item
326 @samp{cdqe} --- sign-extend dword in @samp{%eax} to quad in @samp{%rax}
327 (x86-64 only),
329 @item
330 @samp{cqo} --- sign-extend quad in @samp{%rax} to octuple in
331 @samp{%rdx:%rax} (x86-64 only),
332 @end itemize
334 @noindent
335 are called @samp{cbtw}, @samp{cwtl}, @samp{cwtd}, @samp{cltd}, @samp{cltq}, and
336 @samp{cqto} in AT&T naming.  @code{@value{AS}} accepts either naming for these
337 instructions.
339 @cindex jump instructions, i386
340 @cindex call instructions, i386
341 @cindex jump instructions, x86-64
342 @cindex call instructions, x86-64
343 Far call/jump instructions are @samp{lcall} and @samp{ljmp} in
344 AT&T syntax, but are @samp{call far} and @samp{jump far} in Intel
345 convention.
347 @section AT&T Mnemonic versus Intel Mnemonic
349 @cindex i386 mnemonic compatibility
350 @cindex mnemonic compatibility, i386
352 @code{@value{AS}} supports assembly using Intel mnemonic.
353 @code{.intel_mnemonic} selects Intel mnemonic with Intel syntax, and
354 @code{.att_mnemonic} switches back to the usual AT&T mnemonic with AT&T
355 syntax for compatibility with the output of @code{@value{GCC}}.
356 Several x87 instructions, @samp{fadd}, @samp{fdiv}, @samp{fdivp},
357 @samp{fdivr}, @samp{fdivrp}, @samp{fmul}, @samp{fsub}, @samp{fsubp},
358 @samp{fsubr} and @samp{fsubrp},  are implemented in AT&T System V/386
359 assembler with different mnemonics from those in Intel IA32 specification.
360 @code{@value{GCC}} generates those instructions with AT&T mnemonic.
362 @node i386-Regs
363 @section Register Naming
365 @cindex i386 registers
366 @cindex registers, i386
367 @cindex x86-64 registers
368 @cindex registers, x86-64
369 Register operands are always prefixed with @samp{%}.  The 80386 registers
370 consist of
372 @itemize @bullet
373 @item
374 the 8 32-bit registers @samp{%eax} (the accumulator), @samp{%ebx},
375 @samp{%ecx}, @samp{%edx}, @samp{%edi}, @samp{%esi}, @samp{%ebp} (the
376 frame pointer), and @samp{%esp} (the stack pointer).
378 @item
379 the 8 16-bit low-ends of these: @samp{%ax}, @samp{%bx}, @samp{%cx},
380 @samp{%dx}, @samp{%di}, @samp{%si}, @samp{%bp}, and @samp{%sp}.
382 @item
383 the 8 8-bit registers: @samp{%ah}, @samp{%al}, @samp{%bh},
384 @samp{%bl}, @samp{%ch}, @samp{%cl}, @samp{%dh}, and @samp{%dl} (These
385 are the high-bytes and low-bytes of @samp{%ax}, @samp{%bx},
386 @samp{%cx}, and @samp{%dx})
388 @item
389 the 6 section registers @samp{%cs} (code section), @samp{%ds}
390 (data section), @samp{%ss} (stack section), @samp{%es}, @samp{%fs},
391 and @samp{%gs}.
393 @item
394 the 3 processor control registers @samp{%cr0}, @samp{%cr2}, and
395 @samp{%cr3}.
397 @item
398 the 6 debug registers @samp{%db0}, @samp{%db1}, @samp{%db2},
399 @samp{%db3}, @samp{%db6}, and @samp{%db7}.
401 @item
402 the 2 test registers @samp{%tr6} and @samp{%tr7}.
404 @item
405 the 8 floating point register stack @samp{%st} or equivalently
406 @samp{%st(0)}, @samp{%st(1)}, @samp{%st(2)}, @samp{%st(3)},
407 @samp{%st(4)}, @samp{%st(5)}, @samp{%st(6)}, and @samp{%st(7)}.
408 These registers are overloaded by 8 MMX registers @samp{%mm0},
409 @samp{%mm1}, @samp{%mm2}, @samp{%mm3}, @samp{%mm4}, @samp{%mm5},
410 @samp{%mm6} and @samp{%mm7}.
412 @item
413 the 8 SSE registers registers @samp{%xmm0}, @samp{%xmm1}, @samp{%xmm2},
414 @samp{%xmm3}, @samp{%xmm4}, @samp{%xmm5}, @samp{%xmm6} and @samp{%xmm7}.
415 @end itemize
417 The AMD x86-64 architecture extends the register set by:
419 @itemize @bullet
420 @item
421 enhancing the 8 32-bit registers to 64-bit: @samp{%rax} (the
422 accumulator), @samp{%rbx}, @samp{%rcx}, @samp{%rdx}, @samp{%rdi},
423 @samp{%rsi}, @samp{%rbp} (the frame pointer), @samp{%rsp} (the stack
424 pointer)
426 @item
427 the 8 extended registers @samp{%r8}--@samp{%r15}.
429 @item
430 the 8 32-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8d}--@samp{%r15d}
432 @item
433 the 8 16-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8w}--@samp{%r15w}
435 @item
436 the 8 8-bit low ends of the extended registers: @samp{%r8b}--@samp{%r15b}
438 @item
439 the 4 8-bit registers: @samp{%sil}, @samp{%dil}, @samp{%bpl}, @samp{%spl}.
441 @item
442 the 8 debug registers: @samp{%db8}--@samp{%db15}.
444 @item
445 the 8 SSE registers: @samp{%xmm8}--@samp{%xmm15}.
446 @end itemize
448 @node i386-Prefixes
449 @section Instruction Prefixes
451 @cindex i386 instruction prefixes
452 @cindex instruction prefixes, i386
453 @cindex prefixes, i386
454 Instruction prefixes are used to modify the following instruction.  They
455 are used to repeat string instructions, to provide section overrides, to
456 perform bus lock operations, and to change operand and address sizes.
457 (Most instructions that normally operate on 32-bit operands will use
458 16-bit operands if the instruction has an ``operand size'' prefix.)
459 Instruction prefixes are best written on the same line as the instruction
460 they act upon. For example, the @samp{scas} (scan string) instruction is
461 repeated with:
463 @smallexample
464         repne scas %es:(%edi),%al
465 @end smallexample
467 You may also place prefixes on the lines immediately preceding the
468 instruction, but this circumvents checks that @code{@value{AS}} does
469 with prefixes, and will not work with all prefixes.
471 Here is a list of instruction prefixes:
473 @cindex section override prefixes, i386
474 @itemize @bullet
475 @item
476 Section override prefixes @samp{cs}, @samp{ds}, @samp{ss}, @samp{es},
477 @samp{fs}, @samp{gs}.  These are automatically added by specifying
478 using the @var{section}:@var{memory-operand} form for memory references.
480 @cindex size prefixes, i386
481 @item
482 Operand/Address size prefixes @samp{data16} and @samp{addr16}
483 change 32-bit operands/addresses into 16-bit operands/addresses,
484 while @samp{data32} and @samp{addr32} change 16-bit ones (in a
485 @code{.code16} section) into 32-bit operands/addresses.  These prefixes
486 @emph{must} appear on the same line of code as the instruction they
487 modify. For example, in a 16-bit @code{.code16} section, you might
488 write:
490 @smallexample
491         addr32 jmpl *(%ebx)
492 @end smallexample
494 @cindex bus lock prefixes, i386
495 @cindex inhibiting interrupts, i386
496 @item
497 The bus lock prefix @samp{lock} inhibits interrupts during execution of
498 the instruction it precedes.  (This is only valid with certain
499 instructions; see a 80386 manual for details).
501 @cindex coprocessor wait, i386
502 @item
503 The wait for coprocessor prefix @samp{wait} waits for the coprocessor to
504 complete the current instruction.  This should never be needed for the
505 80386/80387 combination.
507 @cindex repeat prefixes, i386
508 @item
509 The @samp{rep}, @samp{repe}, and @samp{repne} prefixes are added
510 to string instructions to make them repeat @samp{%ecx} times (@samp{%cx}
511 times if the current address size is 16-bits).
512 @cindex REX prefixes, i386
513 @item
514 The @samp{rex} family of prefixes is used by x86-64 to encode
515 extensions to i386 instruction set.  The @samp{rex} prefix has four
516 bits --- an operand size overwrite (@code{64}) used to change operand size
517 from 32-bit to 64-bit and X, Y and Z extensions bits used to extend the
518 register set.
520 You may write the @samp{rex} prefixes directly. The @samp{rex64xyz}
521 instruction emits @samp{rex} prefix with all the bits set.  By omitting
522 the @code{64}, @code{x}, @code{y} or @code{z} you may write other
523 prefixes as well.  Normally, there is no need to write the prefixes
524 explicitly, since gas will automatically generate them based on the
525 instruction operands.
526 @end itemize
528 @node i386-Memory
529 @section Memory References
531 @cindex i386 memory references
532 @cindex memory references, i386
533 @cindex x86-64 memory references
534 @cindex memory references, x86-64
535 An Intel syntax indirect memory reference of the form
537 @smallexample
538 @var{section}:[@var{base} + @var{index}*@var{scale} + @var{disp}]
539 @end smallexample
541 @noindent
542 is translated into the AT&T syntax
544 @smallexample
545 @var{section}:@var{disp}(@var{base}, @var{index}, @var{scale})
546 @end smallexample
548 @noindent
549 where @var{base} and @var{index} are the optional 32-bit base and
550 index registers, @var{disp} is the optional displacement, and
551 @var{scale}, taking the values 1, 2, 4, and 8, multiplies @var{index}
552 to calculate the address of the operand.  If no @var{scale} is
553 specified, @var{scale} is taken to be 1.  @var{section} specifies the
554 optional section register for the memory operand, and may override the
555 default section register (see a 80386 manual for section register
556 defaults). Note that section overrides in AT&T syntax @emph{must}
557 be preceded by a @samp{%}.  If you specify a section override which
558 coincides with the default section register, @code{@value{AS}} does @emph{not}
559 output any section register override prefixes to assemble the given
560 instruction.  Thus, section overrides can be specified to emphasize which
561 section register is used for a given memory operand.
563 Here are some examples of Intel and AT&T style memory references:
565 @table @asis
566 @item AT&T: @samp{-4(%ebp)}, Intel:  @samp{[ebp - 4]}
567 @var{base} is @samp{%ebp}; @var{disp} is @samp{-4}. @var{section} is
568 missing, and the default section is used (@samp{%ss} for addressing with
569 @samp{%ebp} as the base register).  @var{index}, @var{scale} are both missing.
571 @item AT&T: @samp{foo(,%eax,4)}, Intel: @samp{[foo + eax*4]}
572 @var{index} is @samp{%eax} (scaled by a @var{scale} 4); @var{disp} is
573 @samp{foo}.  All other fields are missing.  The section register here
574 defaults to @samp{%ds}.
576 @item AT&T: @samp{foo(,1)}; Intel @samp{[foo]}
577 This uses the value pointed to by @samp{foo} as a memory operand.
578 Note that @var{base} and @var{index} are both missing, but there is only
579 @emph{one} @samp{,}.  This is a syntactic exception.
581 @item AT&T: @samp{%gs:foo}; Intel @samp{gs:foo}
582 This selects the contents of the variable @samp{foo} with section
583 register @var{section} being @samp{%gs}.
584 @end table
586 Absolute (as opposed to PC relative) call and jump operands must be
587 prefixed with @samp{*}.  If no @samp{*} is specified, @code{@value{AS}}
588 always chooses PC relative addressing for jump/call labels.
590 Any instruction that has a memory operand, but no register operand,
591 @emph{must} specify its size (byte, word, long, or quadruple) with an
592 instruction mnemonic suffix (@samp{b}, @samp{w}, @samp{l} or @samp{q},
593 respectively).
595 The x86-64 architecture adds an RIP (instruction pointer relative)
596 addressing.  This addressing mode is specified by using @samp{rip} as a
597 base register.  Only constant offsets are valid. For example:
599 @table @asis
600 @item AT&T: @samp{1234(%rip)}, Intel: @samp{[rip + 1234]}
601 Points to the address 1234 bytes past the end of the current
602 instruction.
604 @item AT&T: @samp{symbol(%rip)}, Intel: @samp{[rip + symbol]}
605 Points to the @code{symbol} in RIP relative way, this is shorter than
606 the default absolute addressing.
607 @end table
609 Other addressing modes remain unchanged in x86-64 architecture, except
610 registers used are 64-bit instead of 32-bit.
612 @node i386-Jumps
613 @section Handling of Jump Instructions
615 @cindex jump optimization, i386
616 @cindex i386 jump optimization
617 @cindex jump optimization, x86-64
618 @cindex x86-64 jump optimization
619 Jump instructions are always optimized to use the smallest possible
620 displacements.  This is accomplished by using byte (8-bit) displacement
621 jumps whenever the target is sufficiently close.  If a byte displacement
622 is insufficient a long displacement is used.  We do not support
623 word (16-bit) displacement jumps in 32-bit mode (i.e. prefixing the jump
624 instruction with the @samp{data16} instruction prefix), since the 80386
625 insists upon masking @samp{%eip} to 16 bits after the word displacement
626 is added. (See also @pxref{i386-Arch})
628 Note that the @samp{jcxz}, @samp{jecxz}, @samp{loop}, @samp{loopz},
629 @samp{loope}, @samp{loopnz} and @samp{loopne} instructions only come in byte
630 displacements, so that if you use these instructions (@code{@value{GCC}} does
631 not use them) you may get an error message (and incorrect code).  The AT&T
632 80386 assembler tries to get around this problem by expanding @samp{jcxz foo}
635 @smallexample
636          jcxz cx_zero
637          jmp cx_nonzero
638 cx_zero: jmp foo
639 cx_nonzero:
640 @end smallexample
642 @node i386-Float
643 @section Floating Point
645 @cindex i386 floating point
646 @cindex floating point, i386
647 @cindex x86-64 floating point
648 @cindex floating point, x86-64
649 All 80387 floating point types except packed BCD are supported.
650 (BCD support may be added without much difficulty).  These data
651 types are 16-, 32-, and 64- bit integers, and single (32-bit),
652 double (64-bit), and extended (80-bit) precision floating point.
653 Each supported type has an instruction mnemonic suffix and a constructor
654 associated with it.  Instruction mnemonic suffixes specify the operand's
655 data type.  Constructors build these data types into memory.
657 @cindex @code{float} directive, i386
658 @cindex @code{single} directive, i386
659 @cindex @code{double} directive, i386
660 @cindex @code{tfloat} directive, i386
661 @cindex @code{float} directive, x86-64
662 @cindex @code{single} directive, x86-64
663 @cindex @code{double} directive, x86-64
664 @cindex @code{tfloat} directive, x86-64
665 @itemize @bullet
666 @item
667 Floating point constructors are @samp{.float} or @samp{.single},
668 @samp{.double}, and @samp{.tfloat} for 32-, 64-, and 80-bit formats.
669 These correspond to instruction mnemonic suffixes @samp{s}, @samp{l},
670 and @samp{t}. @samp{t} stands for 80-bit (ten byte) real.  The 80387
671 only supports this format via the @samp{fldt} (load 80-bit real to stack
672 top) and @samp{fstpt} (store 80-bit real and pop stack) instructions.
674 @cindex @code{word} directive, i386
675 @cindex @code{long} directive, i386
676 @cindex @code{int} directive, i386
677 @cindex @code{quad} directive, i386
678 @cindex @code{word} directive, x86-64
679 @cindex @code{long} directive, x86-64
680 @cindex @code{int} directive, x86-64
681 @cindex @code{quad} directive, x86-64
682 @item
683 Integer constructors are @samp{.word}, @samp{.long} or @samp{.int}, and
684 @samp{.quad} for the 16-, 32-, and 64-bit integer formats.  The
685 corresponding instruction mnemonic suffixes are @samp{s} (single),
686 @samp{l} (long), and @samp{q} (quad).  As with the 80-bit real format,
687 the 64-bit @samp{q} format is only present in the @samp{fildq} (load
688 quad integer to stack top) and @samp{fistpq} (store quad integer and pop
689 stack) instructions.
690 @end itemize
692 Register to register operations should not use instruction mnemonic suffixes.
693 @samp{fstl %st, %st(1)} will give a warning, and be assembled as if you
694 wrote @samp{fst %st, %st(1)}, since all register to register operations
695 use 80-bit floating point operands. (Contrast this with @samp{fstl %st, mem},
696 which converts @samp{%st} from 80-bit to 64-bit floating point format,
697 then stores the result in the 4 byte location @samp{mem})
699 @node i386-SIMD
700 @section Intel's MMX and AMD's 3DNow! SIMD Operations
702 @cindex MMX, i386
703 @cindex 3DNow!, i386
704 @cindex SIMD, i386
705 @cindex MMX, x86-64
706 @cindex 3DNow!, x86-64
707 @cindex SIMD, x86-64
709 @code{@value{AS}} supports Intel's MMX instruction set (SIMD
710 instructions for integer data), available on Intel's Pentium MMX
711 processors and Pentium II processors, AMD's K6 and K6-2 processors,
712 Cyrix' M2 processor, and probably others.  It also supports AMD's 3DNow!@:
713 instruction set (SIMD instructions for 32-bit floating point data)
714 available on AMD's K6-2 processor and possibly others in the future.
716 Currently, @code{@value{AS}} does not support Intel's floating point
717 SIMD, Katmai (KNI).
719 The eight 64-bit MMX operands, also used by 3DNow!, are called @samp{%mm0},
720 @samp{%mm1}, ... @samp{%mm7}.  They contain eight 8-bit integers, four
721 16-bit integers, two 32-bit integers, one 64-bit integer, or two 32-bit
722 floating point values.  The MMX registers cannot be used at the same time
723 as the floating point stack.
725 See Intel and AMD documentation, keeping in mind that the operand order in
726 instructions is reversed from the Intel syntax.
728 @node i386-16bit
729 @section Writing 16-bit Code
731 @cindex i386 16-bit code
732 @cindex 16-bit code, i386
733 @cindex real-mode code, i386
734 @cindex @code{code16gcc} directive, i386
735 @cindex @code{code16} directive, i386
736 @cindex @code{code32} directive, i386
737 @cindex @code{code64} directive, i386
738 @cindex @code{code64} directive, x86-64
739 While @code{@value{AS}} normally writes only ``pure'' 32-bit i386 code
740 or 64-bit x86-64 code depending on the default configuration,
741 it also supports writing code to run in real mode or in 16-bit protected
742 mode code segments.  To do this, put a @samp{.code16} or
743 @samp{.code16gcc} directive before the assembly language instructions to
744 be run in 16-bit mode.  You can switch @code{@value{AS}} back to writing
745 normal 32-bit code with the @samp{.code32} directive.
747 @samp{.code16gcc} provides experimental support for generating 16-bit
748 code from gcc, and differs from @samp{.code16} in that @samp{call},
749 @samp{ret}, @samp{enter}, @samp{leave}, @samp{push}, @samp{pop},
750 @samp{pusha}, @samp{popa}, @samp{pushf}, and @samp{popf} instructions
751 default to 32-bit size.  This is so that the stack pointer is
752 manipulated in the same way over function calls, allowing access to
753 function parameters at the same stack offsets as in 32-bit mode.
754 @samp{.code16gcc} also automatically adds address size prefixes where
755 necessary to use the 32-bit addressing modes that gcc generates.
757 The code which @code{@value{AS}} generates in 16-bit mode will not
758 necessarily run on a 16-bit pre-80386 processor.  To write code that
759 runs on such a processor, you must refrain from using @emph{any} 32-bit
760 constructs which require @code{@value{AS}} to output address or operand
761 size prefixes.
763 Note that writing 16-bit code instructions by explicitly specifying a
764 prefix or an instruction mnemonic suffix within a 32-bit code section
765 generates different machine instructions than those generated for a
766 16-bit code segment.  In a 32-bit code section, the following code
767 generates the machine opcode bytes @samp{66 6a 04}, which pushes the
768 value @samp{4} onto the stack, decrementing @samp{%esp} by 2.
770 @smallexample
771         pushw $4
772 @end smallexample
774 The same code in a 16-bit code section would generate the machine
775 opcode bytes @samp{6a 04} (i.e., without the operand size prefix), which
776 is correct since the processor default operand size is assumed to be 16
777 bits in a 16-bit code section.
779 @node i386-Bugs
780 @section AT&T Syntax bugs
782 The UnixWare assembler, and probably other AT&T derived ix86 Unix
783 assemblers, generate floating point instructions with reversed source
784 and destination registers in certain cases.  Unfortunately, gcc and
785 possibly many other programs use this reversed syntax, so we're stuck
786 with it.
788 For example
790 @smallexample
791         fsub %st,%st(3)
792 @end smallexample
793 @noindent
794 results in @samp{%st(3)} being updated to @samp{%st - %st(3)} rather
795 than the expected @samp{%st(3) - %st}.  This happens with all the
796 non-commutative arithmetic floating point operations with two register
797 operands where the source register is @samp{%st} and the destination
798 register is @samp{%st(i)}.
800 @node i386-Arch
801 @section Specifying CPU Architecture
803 @cindex arch directive, i386
804 @cindex i386 arch directive
805 @cindex arch directive, x86-64
806 @cindex x86-64 arch directive
808 @code{@value{AS}} may be told to assemble for a particular CPU
809 (sub-)architecture with the @code{.arch @var{cpu_type}} directive.  This
810 directive enables a warning when gas detects an instruction that is not
811 supported on the CPU specified.  The choices for @var{cpu_type} are:
813 @multitable @columnfractions .20 .20 .20 .20
814 @item @samp{i8086} @tab @samp{i186} @tab @samp{i286} @tab @samp{i386}
815 @item @samp{i486} @tab @samp{i586} @tab @samp{i686} @tab @samp{pentium}
816 @item @samp{pentiumpro} @tab @samp{pentiumii} @tab @samp{pentiumiii} @tab @samp{pentium4}
817 @item @samp{prescott} @tab @samp{nocona} @tab @samp{core} @tab @samp{core2}
818 @item @samp{amdfam10}
819 @item @samp{k6} @tab @samp{athlon} @tab @samp{sledgehammer} @tab @samp{k8} 
820 @item @samp{.mmx} @tab @samp{.sse} @tab @samp{.sse2} @tab @samp{.sse3}
821 @item @samp{.ssse3} @tab @samp{.sse4.1} @tab @samp{.sse4.2} @tab @samp{.sse4}
822 @item @samp{.sse4a} @tab @samp{.3dnow} @tab @samp{.3dnowa} @tab @samp{.padlock}
823 @item @samp{.pacifica} @tab @samp{.svme} @tab @samp{.abm}
824 @end multitable
826 Apart from the warning, there are only two other effects on
827 @code{@value{AS}} operation;  Firstly, if you specify a CPU other than
828 @samp{i486}, then shift by one instructions such as @samp{sarl $1, %eax}
829 will automatically use a two byte opcode sequence.  The larger three
830 byte opcode sequence is used on the 486 (and when no architecture is
831 specified) because it executes faster on the 486.  Note that you can
832 explicitly request the two byte opcode by writing @samp{sarl %eax}.
833 Secondly, if you specify @samp{i8086}, @samp{i186}, or @samp{i286},
834 @emph{and} @samp{.code16} or @samp{.code16gcc} then byte offset
835 conditional jumps will be promoted when necessary to a two instruction
836 sequence consisting of a conditional jump of the opposite sense around
837 an unconditional jump to the target.
839 Following the CPU architecture (but not a sub-architecture, which are those
840 starting with a dot), you may specify @samp{jumps} or @samp{nojumps} to
841 control automatic promotion of conditional jumps. @samp{jumps} is the
842 default, and enables jump promotion;  All external jumps will be of the long
843 variety, and file-local jumps will be promoted as necessary.
844 (@pxref{i386-Jumps})  @samp{nojumps} leaves external conditional jumps as
845 byte offset jumps, and warns about file-local conditional jumps that
846 @code{@value{AS}} promotes.
847 Unconditional jumps are treated as for @samp{jumps}.
849 For example
851 @smallexample
852  .arch i8086,nojumps
853 @end smallexample
855 @node i386-Notes
856 @section Notes
858 @cindex i386 @code{mul}, @code{imul} instructions
859 @cindex @code{mul} instruction, i386
860 @cindex @code{imul} instruction, i386
861 @cindex @code{mul} instruction, x86-64
862 @cindex @code{imul} instruction, x86-64
863 There is some trickery concerning the @samp{mul} and @samp{imul}
864 instructions that deserves mention.  The 16-, 32-, 64- and 128-bit expanding
865 multiplies (base opcode @samp{0xf6}; extension 4 for @samp{mul} and 5
866 for @samp{imul}) can be output only in the one operand form.  Thus,
867 @samp{imul %ebx, %eax} does @emph{not} select the expanding multiply;
868 the expanding multiply would clobber the @samp{%edx} register, and this
869 would confuse @code{@value{GCC}} output.  Use @samp{imul %ebx} to get the
870 64-bit product in @samp{%edx:%eax}.
872 We have added a two operand form of @samp{imul} when the first operand
873 is an immediate mode expression and the second operand is a register.
874 This is just a shorthand, so that, multiplying @samp{%eax} by 69, for
875 example, can be done with @samp{imul $69, %eax} rather than @samp{imul
876 $69, %eax, %eax}.