在英特尔上的任何端口运行且具有只写目标的x86非mov指令是什么？

Question

有没有整数 2 操作数的 x86-64 指令，只将第一个操作数用作目的地，而不用作源 + 目的地¹或仅用作源²，并且可以在Intel Haswell和/或更高版本的CPU上运行 p0156？

不感兴趣的是带有 mov 的指令，即任何名称中带有 mov 的指令。

例如，BMI1 blsi eax, edx 是具有写入目的地的 2 操作数指令，但仅能在 Skylake 的端口 1 或端口 5 上执行。

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¹ 大多数指令属于此类别，例如 add eax, ebx 表示 eax = eax + ebx。 ² 少数 2 操作数整数指令仅使用其第一个操作数作为源，例如 cmp eax，ebx。

- BeeOnRope

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lds 和 friends？类似于 mov 但名称中没有 mov。显然还有 lea。不过 p0156 我不知道。 - Jester

@Jester - 问题在于lea只能在2个端口上运行。希望有一些可以在p0156上运行的东西。 - BeeOnRope

还有，使用哪个CPU？对于Haswell架构，Agner Fog的表格显示lea r16, m为p1 p0156，不管这意味着什么。 - Jester

“in”，“lar”和“lsl”应该也符合要求，但我对端口还没有概念。 - Jester

“blsi”（等等）也是p15..这种模式的深层原因是什么？ - harold

Answer 1

以下Python脚本搜索uops.info XML文件中的指令(https://uops.info/xml.html)：

#!/usr/bin/python
import xml.etree.ElementTree as ET
import re

def main():
   for XMLInstr in ET.parse('instructions.xml').iter('instruction'):
      if len(XMLInstr.findall("./operand[@type='reg']")) != 2:
         continue
      if not any(True for op in XMLInstr.findall("./operand[@type='reg']") if op.attrib.get('w', '0') == '1' and op.attrib.get('r', '0') == '0'):
         continue
      if any(re.search("\A\d*\*p0156\Z", m.attrib.get('ports', '')) for m in XMLInstr.findall("./architecture/measurement")):
         print XMLInstr.attrib['string']

if __name__ == "__main__":
    main()

如果我们从结果中排除名称中带有MOV的指令，那么剩下的指令只有CBW、CWDE和CDQE。但是，这些指令只有隐式操作数，这可能不是您想要的内容。

- Andreas Abel

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此外，那些在RAX内进行符号扩展的指令都具有相同的寄存器作为源和目标，与问题所要求的不同。 （可能cwde解码为与movsx eax，ax相同的uop。）没有带有端口6 ALU（HSW及更高版本）的英特尔CPU对低8或低16寄存器进行部分寄存器重命名（SnB或IvB及更早版本需要进行IvB测试），因此您甚至不能认为单独重命名的AL或AX算作一个单独的寄存器。 - Peter Cordes

@PeterCordes 尽管它们使用相同的寄存器，https://github.com/intelxed/xed/blob/master/datafiles/xed-isa.txt 认为该指令有两个操作数（一个只写目标和一个只读源）；uops.info 文件是基于此规范编写的。 - Andreas Abel

当然，AL和AX被视为不同的寄存器并不奇怪，我只是想指出我们有更好的理由来排除它们。如果cdq(edx = eax的符号位)在任何端口上运行，即使两个操作数都是隐式的，这肯定值得一提。(但它在标量移位端口p06上运行) - Peter Cordes

Answer 2

我尝试在Agner Fog的表中搜索0156。一些指令不完全符合您的要求，但似乎值得一提。

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我知道您想排除mov类型的指令，但是movsx r32, r16/r8绝对没有被消除，并且绝对可以在任何p0156整数ALU端口上运行。同样的情况也适用于movsxd r64, r32。只有mov r32,r32，mov r64, r64和movzx r32, r8 可以被消除（0延迟，无未融合域uop）。

如果您因可能的mov-elimination而排除了movzx/sx，请再次查看movsx。它可能是唯一的这样的指令。

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bextr r,r,r是2p0156。但实际上它可能是p06 + p15或其他类似的东西，使用类似移位（p06）+ BZHI（p15）uops之类的方式来实现。通过将其与一些移位或p15指令混合使用，可以测试此假设。

xchg r64, r64对于p0156来说是3个uops。根据我的反向工程，我认为每个uop都是一个不受mov-elimination影响的reg-reg mov，实际上需要一个ALU端口。其中一个涉及到的寄存器是内部的只用于微代码的寄存器，其在体系结构上不可见，但参与寄存器重命名。（我认为我们还有其他证据表明有一些额外的逻辑寄存器没有x86名称，例如使用PRF条目）。但当然整个x86指令的任何一个目的地也不是仅写入的。 leave也具有2p0156(可能不使用堆栈引擎)。

salc是3p0156（从进位设置AL：未记录，不适用于64位模式），但这可能是sbb same,same和合并成RAX的uop。因此，它可能类似于lea r16,[m]或imul r16,r/m16,imm或movsx r16,m8，这些指令也有一个合并成体系结构写入只读目标的uop。

movbe r64, m64 可以在 SKL 上的 2p0156 p23 上运行。但是 movbe r32, m32 只能在 p15 p23 上运行，所以可能只有一个额外的 p0156 uop，或者一个 p06 uop。 bswap r64 是 p15 p06，因此我们可以非常确定这就是 movbe 使用的指令。我假设 movbe r64，m64 实际上是 p15 p06 p23，即加载 + bswap，但 Agner 无法分解。

因此除了使用 Agner Fog 表中可能的 p0156 指令，此答案主要否定/排除其他指令，包括 movsx 和 movzx dst，r16。

- Peter Cordes

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那个假设可以通过与一些移位或者 p15 指令混合来进行测试。确实：https://uops.info/html-ports/SKL/BEXTR_R64_R64_R64-Measurements.html - Andreas Abel

@AndreasAbel：哦，好的，应该直接查看uops.info而不是猜测Agner的结果中缺少的细节 >.< - Peter Cordes