Система команд (ISA) и синтаксис Intel/AT&T

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику Архитектору

Контекст: раздел учит x86/x86-64 в Intel-синтаксисе (NASM). Эта статья объясняет, почему листинг objdump на Linux выглядит иначе, и чем система команд отличается от стиля записи asm.

---

Система команд — ISA

★ Система команд (англ. instruction set, ISA — Instruction Set Architecture) — соглашение о том, какие операции умеет выполнять процессор и как они кодируются в машинных словах (опкод + поля операндов).

ISA задаёт:

• набор операций (сложение, переход, загрузка из памяти, системный вызов через инструкции вроде syscall);
• регистры и их размеры;
• режимы адресации (регистр, память, константа);
• правила флагов и прерываний.

Разные микропроцессоры с одинаковой ISA могут иметь разную внутреннюю реализацию (конвейер, кэш), но программа, собранная под эту ISA, остаётся совместимой на уровне команд. Пример — процессоры Intel и AMD с семейством x86-64: общая система команд, разный «железный» дизайн.

Язык ассемблера — человекочитаемая запись той же ISA. Мнемоника mov на x86 и ldr на ARM — разные слова для разных систем команд. Подробнее о терминах — в о разделе и Основах.

---

CISC и RISC — два подхода к ISA

Исторически архитектуры делят на CISC (Complex Instruction Set Computer) и RISC (Reduced Instruction Set Computer). Это не «лучше/хуже», а разный компромисс между сложностью одной команды и гибкостью компилятора.

Признак	CISC (пример x86)	RISC (пример ARM, RISC-V, MIPS)
Инструкции	Часто сложные, переменной длины (x86)	Чаще фиксированной длины, проще
Адресация	Много режимов	Ограниченный набор
Типичный asm	mov eax, [ebx+8*4+offset]	ldr w0, [x1, #32]
Учебный фокус раздела	Да — NASM, Linux/Windows PC	Упоминается для сравнения

Современные x86-процессоры внутри декодируют CISC-команды в более простые микрооперации, но программист и ассемблер по-прежнему оперируют классическими мнемониками ISA x86.

Семейства ISA в энциклопедии

Краткий обзор x86, ARM, MIPS, RISC-V — в справочнике и в таблице архитектур в истории. Регистры x86-64 разбираются в типах данных и регистрах.

---

Диалект синтаксиса — Intel и AT&T

Для одной и той же ISA x86 существуют два распространённых стиля текста. Машинные байты после сборки могут совпадать; меняется только запись для человека.

Правило	Intel (NASM, MASM, многие учебники)	AT&T (GAS по умолчанию, objdump на Linux)
Порядок операндов mov	куда, откуда — mov dst, src	откуда, куда — mov src, dst
Регистры	eax, rax, без префикса	%eax, %rax
Константа (immediate)	42, 0x10	$42, $0x10
Память	[rbx + 8] — адрес в скобках	8(%rbx) — смещение перед скобками
Размер операнда	часто по имени регистра (mov eax, …)	суффикс b/w/l/q — movl, movq
Сегментные имена	редко в 64-bit user code	(%rip) для PC-relative

★ Запомнить проще так: в Intel «слева получатель», как в присваивании C: x = y. В AT&T порядок как у мнемоники «переместить» — сначала источник, потом приёмник.

---

Одна операция — два записи

Загрузка константы в 32-битный регистр (EAX = 10):

; Intel (NASM)
    mov eax, 10

# AT&T (GAS)
    movl $10, %eax

Копирование между регистрами (EBX = EAX):

; Intel
    mov ebx, eax

# AT&T
    movl %eax, %ebx

Сложение с памятью (EAX += dword по адресу RBX):

; Intel
    add eax, [rbx]

# AT&T
    addl (%rbx), %eax

Условный переход «если равно — на метку» после cmp eax, ebx:

; Intel
    cmp eax, ebx
    je  equal_label

# AT&T
    cmpl %ebx, %eax
    je  equal_label

Вызов функции по метке helper:

; Intel
    call helper

# AT&T
    call helper

call/ret и метки в обоих стилях читаются похоже; чаще всего путают mov и add из‑за порядка операндов и обозначения памяти.

---

PC-relative адрес строки (x86-64 Linux)

Типичный фрагмент из Первой программы — адрес буфера для write:

; Intel (NASM), Linux x86-64
    lea rsi, [rel msg]

# AT&T (GAS)
    lea msg(%rip), %rsi

Смысл один: сформировать адрес msg относительно текущей инструкции (позиционно-независимый код, PIE).

---

Кто какой синтаксис использует

Инструмент	Синтаксис по умолчанию	Примечание
NASM, MASM, FASM	Intel	учебный стандарт раздела
GAS (as)	AT&T	ключ -intel-syntax или директива .intel_syntax noprefix
gcc -S	AT&T в .s	можно -masm=intel
objdump -d на Linux	AT&T	objdump -d -M intel — Intel-стиль в листинге
GDB disassemble	AT&T	set disassembly-flavor intel
Inline asm в GCC/Clang	AT&T	расширенный asm с constraints
Inline asm в MSVC	Intel	блок __asm { … }

Практика на Linux

Собрали программу NASM (Intel), открыли в отладчике — видите AT&T. Это нормально: байты те же. Для сравнения с исходником: objdump -d -M intel prog или в GDB set disassembly-flavor intel. Разбор ELF — в чтении бинарника.

---

GAS в режиме Intel

Если нужно писать .s для GCC в привычном стиле:

    .intel_syntax noprefix
    mov rax, 1
    mov rdi, 1
    syscall
    .att_syntax prefix

Директивы секций у GAS (.globl, .data) отличаются от NASM (section .data, global) — см. взаимодействие с C и несколько модулей.

---

Как не смешивать уровни абстракции

При чтении кода полезно держать три вопроса отдельно:

1. Какая ISA? (x86-64, ARM, …) — от этого зависят мнемоники и регистры.
2. Какой диалект записи? (Intel или AT&T) — от этого зависит порядок операндов в листинге.
3. Какой транслятор? (NASM, GAS, MASM) — от этого зависят директивы section / .section.

Ошибка новичка — спорить «как правильно писать mov», имея в виду разные диалекты одной ISA. В этом разделе эталон — Intel + NASM; AT&T нужен, чтобы понимать вывод GNU-инструментов и листинги компилятора C.

---

Куда дальше

Шаг	Материал
1	Основы — структура строки, стек, секции
2	Типы данных и регистры — размеры, флаги, endianness
3	Управляющие конструкции — CMP, Jcc, циклы
4	Первая программа — сборка NASM под Linux x86-64
5	Справочник — таблицы мнемоник

---