x86 汎用命令 - ModR/M の解説 - なんとな～くしあわせ？の日記

記法	解説
/0 - /7	ModR/M バイトの reg フィールドの 0 から 7 の数字はオペコードの拡張用に使われる。r/m フィールドだけをオペランドに使用する。
/r	命令には ModR/M バイトが続き、レジスタオペランドと r/m オペランドの両方を使う。
cb、cw、cd、cp, co, ct	オペコードの後に 1 バイト（cb）、2 バイト（cw）、4 バイト（cd）、6 バイト（cp）、 8 バイト（co）または 10 バイト（ct）が続く。
ib, iw, id, io	オペコード、ModM/R バイト、または SIB の後に続く 1 バイト（ib）、2 バイト（iw）、4 バイト（id）または 8 バイト（io）の定数（即値）。
+rb, +rw, +rd, +ro	+ の左側のオペコードに加算される 0 から 7 までのレジスタコード。結果として 1 バイトのオペコードとなる。

regとr/mで使われるレジスタコード

レジスタコード	レジスタ
000	al ax eax
001	cl cx ecx
010	dl dx edx
011	bl bx ebx
100	ah sp esp
101	ch bp ebp
110	dh si esi
111	bh di edi

mod

mod=00: [レジスター+レジスター]
mod=01: [レジスター+disp8]
mod=10: [レジスター+disp16/32]
mod=11: レジスター

reg（/0 - /7指定の場合）

regは、/0 - /7を指定された場合はそれをそのまま使う

もちろんこれは１０進数表記なので、２進数に直すと以下のようになる。ModR/Mバイトのregフィールドはこれで埋まるわけだ。

/0 - /7	２進数表記
/0	000
/1	001
/2	010
/3	011
/4	100
/5	101
/6	110
/7	111

reg（/0 - /7指定の場合）の実例

0x80 /7 ib をアセンブル

; 0x80 /7 ib
CMP r/m8, imm8
; 例
CMP CL,18
; オペコードは0x80で確定
; ---------------------
; ModR/Mの値は
; [mod] 11
; [reg] 111
; [r/m] 001
; => "11111001" 
; => 0xf9
; ---------------------
; 18は16進数で0x12
; ---------------------
; よって、以下がアセンブルされると
CMP CL,18
; 以下のバイナリが出力される
0x80, 0xf9, 0x12

reg（'''/r'''指定の場合）

regは、レジスタコードを指定する

つまり、mod2bitに続いて、regとr/mが3bitずつ続くことになる

reg（/r指定の場合）の実例

'''0x69 /r iw''' をアセンブル

; 0x69 /r iw
IMUL r32, imm32
; 例
IMUL ECX,4608
; オペコードは0x69で確定
; ---------------------
; ModR/Mの値は
; [mod] 11
; [reg] 001
; [r/m] 001
; => "11001001" 
; => 0xc9
; ---------------------
; 4608は16進数で0x1200
; リトルエンディアンのため、 0x00, 0x12と並ぶ
; ---------------------
; よって、以下がアセンブルされると
IMUL ECX,4608
; 以下のバイナリが出力される
0x69, 0xc9, 0x00, 0x12

8. REG Field of the MOD-REG-R/M Byte

/r指定の場合のレジスタの細かい指定

さて、実はここまでregとr/mのどちらがどちらのレジスタを指定しているのか気になった人がいるかもしれない。その指摘はめっちゃ正しい。

Encoding x86 Instruction Operands, MOD-REG-R/M Byte

ここのサイトに答えが書いてある。

The d bit in the opcode determines which operand is the source, and which is the destination:
d=0: MOD R/M <- REG, REG is the source
d=1: REG <- MOD R/M, REG is the destination

"d"bitというのは、1byte(8bit)のデータを先頭から数えて4番目のbitである。*1
つまり、"d"bitが0か1かによってmodとr/mの3bitをそれぞれ入れ替えなければいけない。

C++の疑似コード、std::bitsetを使うとやりやすい

uint8_t op = 0x8e;
std::bitset<8> bsl(op); // オペコード

if (bsl[3]) { // d=0 or 1
  // d=1: REG <- MOD R/M, REG is the destination
} else {
  // d=0: MOD R/M <- REG, REG is the source
}

はじめて読む486、ModRMとかに関してはほとんど役に立たず…