在 64 位机器上 QWORD 的大小是多少？

Posted 2023-03-23

【中文标题】在 64 位机器上 QWORD 的大小是多少？

【英文标题】：What's the size of a QWORD on a 64-bit machine?

【发布时间】：2019-08-21 04:18:25

【问题描述】：

我目前正在寻找上述问题的答案。到目前为止，我发现有人说，字长是指处理器寄存器的大小，这表明在 64 位机器上字长为 64 位，因此 QWORD（4 * 字）的大小为 256 位。

但另一方面，我发现像 this 这样的消息来源说大小为 128 位（32 位为 64 位，64 位加倍），而即使这样，其他人也建议大小为 64 位。但最后一个与 Microsoft 有某种关系，通过将单词的大小定义为 16 位来混淆每个人，从而使事情变得更糟。

也许有人可以解决我的困惑并在这个话题上给我启发。

【问题讨论】：

也相关：What comes after QWORD?

【参考方案1】：

在 x86 术语/文档中，“单词”是 16 位，因为 x86 是从 16 位 8086 演变而来的。在添加扩展时更改术语的含义会令人困惑，因为英特尔仍然需要记录 16 位模式和所有内容，并且像 cwd（符号扩展字到 dword）这样的指令助记符将术语写入 ISA。

x86 字 = 2 个字节 x86 dword = 4 字节（双字） x86 qword = 8 字节（四字） x86 双四进制或 xmmword = 16 字节，例如movdqa xmm0, [rdi]. 同样在cqo mnemonic，八进制字。 （将 RAX 签名扩展为 RDX:RAX，例如在 idiv 之前）

然后我们有有趣的指令，如punpcklqdq：将两个 qword 混洗成一个 dqword，或 pclmulqdq 用于 qword 的无进位乘法，产生 dq 完整结果。但除此之外，SIMD 助记符往往是 AVX vextracti128 或 AVX512（带有可选的每个元素屏蔽）vextractf64x4 以提取 ZMM 寄存器的高 256 位。

更不用说“tbyte” = 10 字节 x87 扩展精度浮点数； x86 很奇怪，并非一切都是 2 的幂。在保护模式下还有 48 位 seg:off 16:32 远指针。 （基本上没用过，只是32位偏移部分。）

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大多数其他 64 位 ISA 都是从 32 位 ISA 演变而来的（AArch64、MIPS64、PowerPC64 等），或者从一开始就是 64 位（Alpha），所以“单词”在该上下文中表示 32 位。

32 位字 = 4 个字节 dword = 8 字节（双字），例如MIPS daddu 是 64 位整数加法 qword = 16 字节（四字），如果完全支持的话。

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“机器词”并在架构上放置标签。

“机器字”doesn't really apply to x86 的整个概念，其机器码格式是字节流，并且同等支持多种操作数大小，以及大多不关心自然对齐内容的未对齐加载/存储, 仅适用于普通可缓存内存的缓存行边界。

即使是“面向字”的 RISC，其寄存器和缓存访问的自然大小也可能与其指令宽度或其文档用作“字”的大小不同。

“字长”的整个概念总体上被高估了，不仅仅是在 x86 上。即使是 64 位 RISC ISA 也可以以相同的效率加载/存储对齐的 32 位或 64 位内存，因此请选择对您正在做的事情最有用的那个。不要基于确定哪一个是机器的“字长”来选择，除非只有一个最大效率的大小（例如，在某些 32 位 RISC 上是 32 位），那么您可以有效地将其称为字长。

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“单词”并不意味着我听说过的任何 64 位机器上的 64 位。甚至 DEC Alpha AXP，从一开始就被设计为积极的 64 位，使用 32 位指令字。 IIRC，手册中调用了一个word 32-bit bits。

能够通过一条指令将 64 位加载到整数寄存器中，这并不意味着“字长”。 位数和字长没有硬性的具体技术含义；大多数 CPU 在内部都有多种不同的尺寸。 （例如，自 Haswell 以来，英特尔 L2 和 L1d 缓存之间的 64 个 byte 总线，以及 32 字节 SIMD 加载/存储。）

因此，基本上由 CPU 供应商的文档作者来选择“word”（以及 dword / qword）对他们的 ISA 的含义。

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有趣的事实：SPARC64 谈论的是“短字”（32 位）与“长字”（64 位），而不是字/双字。我不知道没有任何限定符的“单词”在 64 位 SPARC 文档中是否有意义。

【讨论】：

Sun 的 Sparc-64 文档谈到“短字”（32 位）和“长字”（64 位）。因此，术语“单词”可能是 32 位或 64 位单词。

请注意，xmmword 用于 x86 16 字节值，至少在当前版本的 MASM 中（例如 Visual Studio 中的版本）。