Регистры

Регистр процессора — поле заданной длины во внутрипроцессорной сверхбыстрой оперативной памяти (СОЗУ). Используется самим процессором, может быть как доступным, так и не доступным программно. Например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, обращение к которому программист прописать не может.

Программно недоступные регистры: Программно недоступные регистры — любые процессорные регистры, к которым невозможно так или иначе обратиться из выполняемой программы. Пример таких регистров — это регистр команд.

Регистр команд (англ. instruction register — IR) — часть блока управления центрального процессора, содержащая инструкцию, которая выполняется в настоящий момент, или декодированную. Регистр команд — это регистр управляющего устройства компьютера. Он предназначен для хранения кода команды на период времени, который необходим для ее выполнения. Только разряд командного регистра используется для хранения кода операции: в остальных разрядах хранятся коды адресов операндов.

Программно доступные регистры есть те, к которым возможно так или иначе обратиться из выполняемой программы. Практически каждый такой регистр обозначается своим именем-идентификатором на уровне языка ассемблера и соответствующим числовым кодом-идентификатором на уровне машинного языка.

По уровню доступности программно доступные регистры неодинаковы и практически делятся на две большие подгруппы:

Системные регистры — любые регистры, программно доступные только системным программам (например, ядру операционной системы), имеющим достаточный для этого уровень системных привилегий/прав. В терминах многих машинных систем такой уровень привилегий часто называется «уровнем/режимом ядра» или «режимом супервизора».

Регистры общего назначения (РОН) — регистры, доступные любым программам. В частности, регистры, используемые без ограничения в арифметических и логических операциях, но имеющие определённые аппаратные ограничения (например, в строковых РОН). Эти регистры не характерны для эпохи мейнфреймов типа IBM/370 и стали популярными в микропроцессорах архитектуры X86 — Intel 8085, Intel 8086 и последующих.

Одним из ключевых элементов архитектуры процессора являются регистры. Эти быстрые ячейки памяти, расположенные непосредственно в процессоре, играют критическую роль в выполнении программ. В этой статье мы рассмотрим:

Общие регистры.
Такие как EAX, EBX, ECX, EDX, ESP, EBP, ESI и EDI которые используются для хранения данных и выполнения операций.

Сегментные регистры.
Регистры CS, DS, SS, ES, FS, GS – управляют доступом к различным сегментам памяти.

Регистры управления и состояния.
Регистры EIP и EFLAGS, которые отслеживают и управляют потоком выполнения и состоянием процессора.

С появлением архитектуры x86-64 регистры получили свои 64-битные аналоги: RAX, RBX, RCX, RDX, RSP, RBP, RSI и RDI. Расширение до 64 бит позволило увеличить объем данных, с которыми можно работать, и улучшить производительность в современных вычислительных задачах. Кроме того, в x86-64 добавлены новые регистры, такие как R8-R15, что предоставляет дополнительные возможности для оптимизации и параллельной обработки данных.

Понимание и эффективное использование этих регистров — это один из важных навыков в реверс-инжиниринге.

Шестнадцать 64-разрядных регистров RAX, RBX, RCX, RDX, RSI, RDI, RBP, RSP, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14 и R15

Шестнадцать 32-разрядных регистров EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP, ESP, R8D, R9D, R10D, R11D, R12D, R13D, R14D и R15D

Шестнадцать 16-разрядных регистров AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP, R8W, R9W, R10W, R11W, R12W, R13W, R14W и R15W

Шестнадцать 8-разрядных регистров AL, AH, BL, BH, CL, CH, DL, DH, DIL, SIL, BPL, SPL, R8B, R9B, R10B, R11B, R12B, R13B, R14B и R15B

EAX (extended accumulator register). Часто используется для операций ввода-вывода, арифметических вычислений и хранения возвращаемых значений функций.

EBX (base register). Применяется как указатель на данные в сегменте данных и для хранения адресов.

ECX (count register). Традиционно используется в циклах как счетчик итераций.