Reading CF, PF, ZF, SF, OF

Reading CF, PF, ZF, SF, OF

本文关键字：SF OF ZF PF CF Reading      更新时间：2023-10-16

我正在为自己的汇编语言编写一个虚拟机，当我执行加法等操作时，我希望能够像在x86-64体系结构中设置的那样设置进位、奇偶校验、零、符号和溢出标志。

注：

  • 我正在使用Microsoft Visual C++2015&英特尔C++编译器16.0
  • 我正在作为Win64应用程序进行编译
  • 我的虚拟机（目前）只对8位整数进行算术运算
  • 我（目前）对任何其他标志（如AF）都不感兴趣

我目前的解决方案是使用以下功能：

void update_flags(uint16_t input)
{
    Registers::flags.carry = (input > UINT8_MAX);
    Registers::flags.zero = (input == 0);
    Registers::flags.sign = (input < 0);
    Registers::flags.overflow = (int16_t(input) > INT8_MAX || int16_t(input) < INT8_MIN);
    // I am assuming that overflow is handled by trunctation
    uint8_t input8 = uint8_t(input);
    // The parity flag
    int ones = 0;
    for (int i = 0; i < 8; ++i)
        if (input8 & (1 << i) != 0) ++ones;
    Registers::flags.parity = (ones % 2 == 0);
}

作为补充，我会使用如下：

uint8_t a, b;
update_flags(uint16_t(a) + uint16_t(b));
uint8_t c = a + b;

编辑：为了澄清，我想知道是否有更有效/更简洁的方法（例如直接访问RFLAGS）此外，我的代码可能不适用于其他操作（如乘法）

编辑2我现在已经将代码更新为：

void update_flags(uint32_t result)
{
    Registers::flags.carry = (result > UINT8_MAX);
    Registers::flags.zero = (result == 0);
    Registers::flags.sign = (int32_t(result) < 0);
    Registers::flags.overflow = (int32_t(result) > INT8_MAX || int32_t(result) < INT8_MIN);
    Registers::flags.parity = (_mm_popcnt_u32(uint8_t(result)) % 2 == 0);
}

还有一个问题，我的进位标志代码能正常工作吗？，我还希望它被正确设置为在减法过程中发生的"借用"。

注意：我正在虚拟化的汇编语言是我自己设计的，旨在变得简单，并基于英特尔x86-64（即Intel64）的实现，因此我希望这些标志的行为基本相同。

TL:DR：使用惰性标志评估，请参阅下文。

input是个奇怪的名字。大多数ISAs更新标志基于操作的结果，而不是输入。您看到的是8位运算的16位结果，这是一种有趣的方法。在C中，您应该只使用unsigned int，它保证至少是uint16_t。它将在x86上编译成更好的代码，其中unsigned是32位。16位操作需要一个额外的前缀，并且可能导致部分寄存器速度减慢。

这可能有助于解决您提到的8bx8b->16b-mul问题，具体取决于您希望如何在模拟的体系结构中定义mul指令的标志更新。

我认为您的溢出检测不正确。请参阅从x86标记wiki链接的本教程，了解如何完成。

这可能不会编译成非常快的代码，尤其是奇偶校验标志。您是否需要模拟/设计的ISA具有奇偶校验标志？你从来没有说过你在模仿x86，所以我认为这是你自己设计的玩具架构。

一个高效的模拟器（尤其是需要支持奇偶校验标志的模拟器）可能会从某种惰性标志评估中受益匪浅。保存一个值，如果需要，可以从中计算标志，但在到达读取标志的指令之前，不要实际计算任何内容。大多数指令只写标志而不读标志，它们只是将uint16_t结果保存到您的体系结构状态中。标志读取指令可以从保存的uint16_t中只计算出所需的标志，也可以计算出所有标志并以某种方式存储。

假设您无法让编译器从结果中实际读取PF，那么您可以尝试_mm_popcnt_u32((uint8_t)x) & 1。或者，将所有位水平异或在一起：

x  = (x&0b00001111) ^ (x>>4)
x  = (x&0b00000011) ^ (x>>2)
PF = (x&0b00000001) ^ (x>>1)   // tweaking this to produce better asm is probably possible

我怀疑任何一个主要的编译器都无法将一组结果检查优化为LAHF+SETO al或PUSHF。例如，可以引导编译器使用标志条件来检测整数溢出，以实现饱和加法。但是，让它弄清楚你想要所有的标志，并实际使用LAHF而不是一系列setcc指令，可能是不可能的。编译器需要一个模式识别器来确定何时可以使用LAHF，但可能没有人实现，因为用例非常罕见。

没有C/C++方法可以直接访问操作的标志结果，这使得C在实现这样的东西时是一个糟糕的选择。IDK，如果任何其他语言都有标志结果，而不是asm。

我希望您可以通过在asm中编写部分仿真来获得很大的性能，但这将是特定于平台的。更重要的是，这是更多的工作。

我似乎已经解决了这个问题，通过将更新标志的参数拆分为无符号和有符号的结果，如下所示：

void update_flags(int16_t unsigned_result, int16_t signed_result)
{
    Registers::flags.zero = unsigned_result == 0;
    Registers::flags.sign = signed_result < 0;
    Registers::flags.carry = unsigned_result < 0 || unsigned_result > UINT8_MAX;
    Registers::flags.overflow = signed_result < INT8_MIN || signed_result > INT8_MAX
}

对于加法（应该为有符号和无符号输入都产生正确的结果），我会做以下操作：

int8_t a, b;
int16_t signed_result = int16_t(a) + int16_t(b);
int16_t unsigned_result = int16_t(uint8_t(a)) + int16_t(uint8_t(b));
update_flags(unsigned_result, signed_result);
int8_t c = a + b;

有符号乘法我会做以下操作：

int8_t a, b;
int16_t result = int16_t(a) * int16_t(b);
update_flags(result, result);
int8_t c = a * b;

对于更新标志的其他操作，依此类推

注意：这里我假设int16_t(a)符号扩展，int16_t(uint8_t(a))零扩展。

我还决定不使用奇偶校验标志，如果我稍后改变主意，我的_mm_popcnt_u32解决方案应该可以工作。。

附言：感谢所有回应的人，这很有帮助。此外，如果有人能在我的代码中发现任何错误，我们将不胜感激。

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