ثبات پرچم‌ها

ثبات پرچم‌ها(FLAG register)، یک ثبات وضعیت در ریزپردازنده‌ها اینتل x86 است که شامل وضعیت فعلی پردازنده است. این ثبات از 16 بیتی است..جانشینان آن ثبات‌های EFLAGS و RFLAGS که به ترتیب 32 بیتی و 64 بیتی هستند. ثبات‌های گسترده‌تر قابلیت سازگاری با نسخه‌های پیشین خودشان را حفظ کرده‌اند.

بیت‌های ثابت که در موقعیت بیتی 1، 3 و 5 و پرچم‌های سربار(carry)، برابری(parity)، تنظیم(adjust)، صفر(zero) و علامت(sign) از معماری پیشین 8080 و 8085 به ارث برده است. پرچم تنظیم به عنوان بیت سربار کمکی به در 8080 و بیت نیمه-سربار(half-carry) در معماری Zilog Z80 استفاده میشد.

پرچم ها

Intel x86 FLAGS register
Bit #	Mask	Abbreviation	Description	Category	=1	=0
FLAGS
0	0x0001	CF	Carry flag	Status	CY(Carry)	NC(No Carry)
1	0x0002		Reserved, always 1 in EFLAGS
2	0x0004	PF	Parity flag	Status	PE(Parity Even)	PO(Parity Odd)
3	0x0008		Reserved
4	0x0010	AF	Adjust flag	Status	AC(Auxiliary Carry)	NA(No Auxiliary Carry)
5	0x0020		Reserved
6	0x0040	ZF	Zero flag	Status	ZR(Zero)	NZ(Not Zero)
7	0x0080	SF	Sign flag	Status	NG(Negative)	PL(Positive)
8	0x0100	TF	Trap flag (single step)	Control
9	0x0200	IF	Interrupt enable flag	Control	EI(Enable Interrupt)	DI(Disable Interrupt)
10	0x0400	DF	Direction flag	Control	DN(Down)	UP(Up)
11	0x0800	OF	Overflow flag	Status	OV(Overflow)	NV(Not Overflow)
12-13	0x3000	IOPL	I/O privilege level (286+ only), always 1 on 8086 and 186	System
14	0x4000	NT	Nested task flag (286+ only), always 1 on 8086 and 186	System
15	0x8000		Reserved, always 1 on 8086 and 186, always 0 on later models
EFLAGS
16	0x0001 0000	RF	Resume flag (386+ only)	System
17	0x0002 0000	VM	Virtual 8086 mode flag (386+ only)	System
18	0x0004 0000	AC	Alignment check (486SX+ only)	System
19	0x0008 0000	VIF	Virtual interrupt flag (Pentium+)	System
20	0x0010 0000	VIP	Virtual interrupt pending (Pentium+)	System
21	0x0020 0000	ID	Able to use CPUID instruction (Pentium+)	System
22-31	0xFFC0 0000		Reserved	System
RFLAGS
32-63	0xFFFF FFFF... ...0000 0000		Reserved

توجه: ستون mask در جدول، AND bitmask است تا (به عنوان مقدار هگزادسیمال ) پرچم(ها) در مقدار ثبات پرچم‌ها پیدا کند.

کاربرد

تمام ثبات‌های پرچم‌ها حاوی کدهای وضعیت هستند، بیت های پرچم که نتایج یک دستورالعمل زبان ماشین را تحت تاثیر دستورالعمل دیگری قرار میدهند. دستورالعمل‌های ریاضی و منطقی برخی یا همه پرچم ها را تنظیم می کنند و دستورالعمل های پرش شرطی بر اساس مقدار پرچم‌های خاصی عملیات را انجام می دهند. به عنوان مثال، jz (Jump if Zero)، jc (Jump if Carry) و jo (Jump if Overflow) به پرچم های خاصی بستگی دارند. سایر پرش‌های شرطی ترکیبی از چندین پرچم را آزمایش میکند.

ثبات‌های پرچم‌ها را می توانند از پشته یا به پشته انتقال داده شوند. این بخشی از کار صرفه جویی و بازگرداندن جزئیات پردازنده است، در صورتی که یک روال مانند یک روال سرویس وقفه که تغییرات آن در ثبات‌ها نباید توسط کد فراخوانی دیده شود. در اینجا دستورالعمل مربوطه وجود دارد:

دستورالعمل های PUSHF و POPF، ثبات پرچم‌ها 16بیتی را انتقال میدهند.
PUSHFD / POPFD (که با معماری i386 معرفی شده است) ثبات 32بیتی EFLAGS را انتقال میدهد.
PUSHFQ / POPFQ (معرفی شده با معماری x64 ) ثبات 64بیتی RFLAGS را منتقل می کند.

در حالت 64 بیتی، PUSHF / POPF و PUSHFQ / POPFQ موجود هستند، اما در صورتی که PUSHFD / POPFD وجود ندارند.

توانایی وارد یا خارج کردن(push and pop) ثبات‌های پرچم‌ها اجازه میدهد که یک برنامه، اطلاعات در پرچم‌ها را به صورتی که عملیات‌های زبان ماشین وجود ندارند، دستکاری کند. به عنوان مثال، دستورالعمل های cld و std به ترتیب پرچم مسیر (DF) را صفر و یک می کنند. اما دستورالعملی برای برعکس کردن(complement) DF وجود ندارد. این را می توان با کد اسمبلی زیر بدست آورد:

pushf        ; Use the stack to transfer the FLAGS
pop ax       ; ...into the AX register
push ax      ; and copy them back onto the stack for storage
xor ax, 400h ; Toggle (complement) DF only; other bits are unchanged
push ax      ; Use the stack again to move the modified value
popf         ; ...into the FLAGS register
; Insert here the code that required the DF flag to be complemented
popf         ; Restore the original value of the FLAGS

با دستکاری کردن ثبات پرچم‌ها، یک برنامه می تواند مدل پردازنده نصب شده را تعیین کند. به عنوان مثال، پرچم تنظیم(alignment) تنها می تواند در 486 و بالاتر تغییر کند. اگر برنامه تلاش کند تا این پرچم را تغییر دهد و حس کند که تغییر ادامه نیافته است، پردازنده پیش از 486 است.

دستورالعمل CPUID، با استفاده از اینتل پنتیوم ، مدل پردازنده را گزارش می دهد. با این حال، روش فوق برای تشخیص بین مدل های قبلی مفید است.

همچنین نگاه کنید

منابع

↑ Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual (PDF). Vol. 1. May 2012. pp. 3–21.
↑ Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual (PDF). Vol. 1. Dec 2016. p. 78.
↑ "Silicon reverse engineering: The 8085's undocumented flags". www.righto.com. Retrieved 2018-10-21.
↑ Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual (PDF). Vol. 2B. May 2012.

[1] Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual (PDF). Vol. 1. May 2012. pp. 3–21.

[2] Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual (PDF). Vol. 1. Dec 2016. p. 78.

[r8085-3] "Silicon reverse engineering: The 8085's undocumented flags". www.righto.com. Retrieved 2018-10-21.

[4] Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual (PDF). Vol. 2B. May 2012.