有人能解释一下这个直接汇编的x86 JMP操作码吗？

Question

在学校里，我们一直使用Bootstrap程序来运行独立的程序，而不需要操作系统。我一直在研究这个程序，当保护模式启用时，会通过直接组合操作码和操作数作为程序内的数据执行far跳转。这是针对GNU汇编器的：

         /* this code immediately follows the setting of the PE flag in CR0 */

.byte   0x66, 0xEA
.long   TARGET_ADDRESS
.word   0x0010          /* descriptor #2, GDT, RPL=0 */

首先，为什么有人想这样做（而不是使用指令助记符）？

我一直在查看英特尔手册，但仍对代码感到有些困惑。具体来说，在第2A卷的第3-549页中，有一个操作码表。相关条目如下：

EA *cp* JMP ptr16:32 Inv. Valid Jump far, absolute, address given in operand

实际的操作码很明显，但第一个字节0x66让我感到困惑。参考英特尔手册中的表格，cp显然表示接下来会有6个字节的操作数。显然，在接下来的两行中，会有6个字节跟随。0x66编码为“操作数大小覆盖前缀”。这与表格中的cp有什么关系呢？我原以为cp会有一些十六进制值，但实际上是这个覆盖前缀。请问有人能帮我澄清一下吗？

以下是od的转储：

c022 **ea66 0000 0001 0010** ba52 03f2 c030

TARGET_ADDRESS定义为0x00010000。

我也有点困惑最后两个字节的意义。但那似乎是另一个问题了。现在已经很晚了，我已经盯着代码和英特尔手册几个小时了，希望我能表达清楚我的观点。

谢谢！

- TURBOxSPOOL

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人们使用操作码（而不是指令）有两个原因。第一个原因是当汇编器“不够充分”并且不支持他们需要的指令时（当添加新指令时，旧汇编器尚未支持它们时，这种情况很常见）。第二个原因是当汇编器确实支持他们需要的指令，但程序员不知道如何说服汇编器生成它。基本上，要么是糟糕的工具（包括旧工具、混乱的语法和/或糟糕的文档），要么是糟糕的程序员。 - Brendan

注意：我上面的评论是“一般性的”，适用于所有汇编器。我不使用GAS，并且不知道它是否支持“16位代码中的32位远跳转”指令（或文档的好坏）。 - Brendan

Answer 1

0x66表示JMP(0xEA)引用了六个字节。默认情况下，在实模式下引用64K（16位），在保护模式下引用32位（如果我记得正确的话）。如果它增加，它还包括段描述符，该段在GDT或LDT中的索引，这意味着，这段代码正在执行传统上称为“长跳跃”的操作：在x86架构中跨越段的跳跃。在这种情况下，该段指向GDT上的第二个条目。如果您在程序之前查看，可能会看到如何根据段起始地址和长度定义GDT（请参阅Intel手册以研究GDT和LDT表，32位条目描述每个段）。

- Diego Sevilla

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啊，现在我明白了。早些时候，在定义GDT时，第一个条目是空的（就像手册上说的那样），但第二个是代码段。重新阅读手册的一些部分后，我明白了这是如何工作的。感谢您澄清这一点。 - Mr. Shickadance

再说，我仍然很好奇作者为什么选择这样做而不是使用助记符。 - Mr. Shickadance

这是操作数大小前缀，但它将jmp ptr16:16转换为jmp ptr16:32。这个答案声称没有前缀版本将是jmp rel16或jmp rel32，但那是一个不同的操作码，不是EA而是E9。EA始终是带有立即偏移和段的远跳转。 - Peter Cordes

Answer 2

我遇到了这个问题。有些汇编程序只会跳转到标签。在这种情况下，人们想要对一个特定的硬编码偏移量进行绝对跳转。我猜jmp TARGET_ADDRESS不会起作用，所以他们只能将其作为字节来解决这个问题。

- A Marchini

Answer 3

0x66指定当前代码段大小的操作数大小覆盖。假设当前代码大小为16位，则新的指令指针将是32位，而不是16位。如果当前代码段大小为32位，则0x66将使目标指令指针为16位。当前代码大小属性取决于正在使用的CS选择器及其从GDT / LDT表加载的属性。在实模式下，代码段大小通常为16位，除了“非真实”模式的特殊情况。

- Leo

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非保护模式是带有缓存描述符的实模式，其限制仍然设置为64k，从而可以在保护模式和实模式之间切换。32位CS明确表示保护模式，但如果禁用分页，则仍直接使用物理地址。 - Peter Cordes