obsidian/Computer Science/Архитектуры/x86_64.md

## Архитектура
- 64-битная (процессоры Intel / AMD)
- Ассемблер: `NASM`
- OC: Linux
- Размеры данных:
	- `byte`
	- `word` (два байта)
	- `dword` (4 байта)
	- `qword` (8 байт)
## Регистры общего назначения
Все 64-битные регистры начинаются с `R`. Их младшие части можно прочитать отдельно
#### База
- `RAX` (Accumulator) - аккумулятор, возвращаются результаты функций и номера сисколлов
- `RBX` (Base) - обычная переменная
- `RCX` (Counter) - счетчик циклов, 4-й аргумент функции, уничтожается сисколлом
- `RDX` (Data) - данные, 3-й аргумент функции, второе возвращаемое значение, хранит остаток при делении
#### Индексы и указатели
- `RDI` (Destination Index) - 1-й аргумент функции
- `RSI` (Source Index) - 2-й аргумент фукнции
- `RSP` (Stack Pointer) - указатель вершины стека
- `RBP` (Base Pointer) - указатель базы стекового кадра
#### Новые регистры
- `R8, R9` - 5-й и 6-й аргументы функций
- `R10, R11` - временные
- `R12-R15` - свободные переменные
#### Имена частей регистров

| *64 бита (qword)* | *32 бита (dword)* | *16 бит (word)* | *8 бит (byte)* |
| :---------------: | :---------------: | :-------------: | :------------: |
|       `rax`       |       `eax`       |      `ax`       |      `al`      |
|       `rbx`       |       `ebx`       |      `bx`       |      `bl`      |
|       `rcx`       |       `ecx`       |      `cx`       |      `cl`      |
|       `rdx`       |       `edx`       |      `dx`       |      `dl`      |
|       `rdi`       |       `edi`       |      `di`       |     `dil`      |
|       `rsi`       |       `esi`       |      `si`       |     `sil`      |
|       `rsp`       |       `esp`       |      `sp`       |     `spl`      |
|       `rbp`       |       `ebp`       |      `bp`       |     `bpl`      |
|     `r8..15`      |     `r8..15d`     |    `r8..15w`    |   `r8..15b`    |
## Соглашение о вызовах
1. Аргументы: `RDI`, `RSI`, `RDX`, `RCX`, `R8`, `R9`
2. Возврат значения: `RAX` и `RDX`
3. Сохранность регистров
	- *Caller-saved* (портятся при вызове `call`): `RAX`, `RCX`, `RDX`, `RSI`, `RDI`, `R8-R11`. Обязанность запоминать их - на вызывающем
	- *Callee-saved* (обязаны остаться неизменными): `RBX`, `RBP`, `RSP`, `R12-R15`. Обязанность вернуть их в исходное состояние - на функции
4. Выравнивание стека
	- В момент `call` значение регистра `RSP` должно быть кратно 16
	- При входе в функцию стек сдвинут адресом возврата, поэтому RSP % 16 == 8. Перед внутренним call нужно выровнять стек (сделать push или sub rsp, 8)
## Самые нужные сисколлы
Все сисколлы [тут](https://gitlab.se.ifmo.ru/programming-languages/cse-programming-languages-fall-2026/main/-/blob/master/docs/system-calls.md)

| Назначение               | RAX  | RDI (fd)     | RSI (buffer)   | RDX (size)  | Возврат в RAX                                  |
| :----------------------- | :--- | :----------- | :------------- | :---------- | :--------------------------------------------- |
| **Чтение (`sys_read`)**  | `0`  | `0` (stdin)  | Адрес в памяти | Кол-во байт | Кол-во прочитанных байт (0 = EOF, <0 = ошибка) |
| **Запись (`sys_write`)** | `1`  | `1` (stdout) | Адрес в памяти | Кол-во байт | Кол-во записанных байт                         |
| **Выход (`sys_exit`)**   | `60` | Код возврата | -              | -           | Процесс завершается                            |
## Самые нужные инструкции
#### Перемещение данных
- `mov A, B` - скопировать B в A
- `movzx` - скопировать байт B в регистр A и заполнить старшие биты нулями
#### Математика
- `add A, B` / `sub A, B` - сложение / вычитание `A = A +/- B`
- `inc A` / `dec A` - инкремент / декремент
- `neg A` - `A = -A`
- `imul A, B` - знаковое умножение `A = A * B`
- `mul B` - беззнаковое умножение, умножает `RAX` на B. Старшая часть результата в `RDX`, младшая - в `RAX` (результат - `RDX:RAX`)
- `div B` - беззнаковое деление. Делит `RDX:RAX` на B. Частное в `RAX`, остаток в `RDX`
#### Логика
- `and`, `or`, `not` - побитовое И, ИЛИ, НЕ
- `xor A, B` - исключающее ИЛИ (`xor rax, rax` - быстрый способ обнулить регистр)
- `test A, B` - побитовое И без сохранения результата (только ставит флаги) - лучший способ проверить регистр на ноль
#### Ветвление и переходы
- `cmp A, B` - сравнивает A и B, ставит флаги
- `jmp метка` - безусловный переход
- `je` / `jne` (или `jz` / `jnz`) - прыжок, если `Z = 1` / `Z = 0`
- Дли знаковых чисел
	- `jl` / `jle` (Less / Less or Equal) - меньше / меньше или равно
	- `jg` / `jge` (Greater / Greater or Equal) - больше / больше или равно
	- `js` / `jns` (Sign) - отрицательное / положительное (флаг `S`)
- Для беззнаковых чисел:
	- `jb` / `jbe` (Below / Below or Equal) - меньше / меньше или равно
	- `ja / jae` (Above / Above or Equal) - больше / больше или равно
- Для переполнений
	- `jc` / `jnc` (Carry)
	- `jo` / `joc` (Overflow)
#### Работа со стеком
Растет как в БЭВМ (в сторону уменьшения адресов)
- `push A` - кладет 8 байт на стек (`rsp -= 8, [rsp] = A`)
- `pop A` - достает 8 байт со стека (`A = [rsp], rsp += 8`)
- `sub rsp, 24` - выделить буфер на 24 байта
- `add rsp, 24` - освободить буфер