FPU 状态寄存器，控制寄存器，标记寄存器

beyes

状态寄存器

FPU 的状态寄存器表明 FPU 的操作情况，它包含在一个 16 为寄存器中，不同的位为不同的标志。

状态位	描述
0	非法操作异常标志
1	非格式化操作异常标志
2	除数为0异常标志
3	溢出异常标志
4	下溢异常标志
5	精度异常标志
6	堆栈错误
7	错误汇总状态
8	条件代码位0(C0)
9	条件代码位1(C1)
10	条件代码位2(C2)
11-13	堆栈顶部指针
14	条件代码位3(C3)
15	FPU繁忙标志

其中，8,9,10 和 14 为 4 个条件代码位，它们一起使用，表示浮点操作结果的特定错误代码。它们经常和异常标志一起使用，表示特定的异常情况。

FPU 的前 6 位 (0-5) 是异常标志。在处理过程中，当发生浮点异常时 FPU 设置它们。 FPU 保持它们的设置状态，直到程序运行时清空它们。当检测到堆栈溢出或者下溢(值对于 80 位堆栈寄存器过大或者过小)时，设置堆栈错误标志。

8 个寄存器中的任何一个都可以被指派为堆栈的顶端，每个后续的寄存器被相应的设为 ST(x) 寄存器。

使用 FSTSW 指令获得状态寄存器中的值(读到 AX 寄存器和一个双字节内存位置中)：

.section .bss
    .lcomm status, 2
.section .text
.global _start
_start:
    nop
    fstsw %ax
    fstsw status

    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80

在 GDB 中调试看到：

(gdb) x/x &status
0x804908c <status>:    0x00000000

(gdb) print/x $eax
$1 = 0x0

上面看到，两个位置产生相同的值，说明在默认的情况下 FPU 状态寄存器的所有位都被设置位 0 。

beyes

控制寄存器

控制寄存器控制 FPU 内的浮点功能，使用一个 16 位寄存器，相应位的含义为：

控制位	描述
0	非法操作异常掩码
1	非格式化操作数异常掩码
2	除数位零异常掩码
3	溢出异常掩码
4	下溢异常掩码
5	精度异常掩码
6-7	保留
8-9	精度控制
10-11	舍入控制
12	无穷大控制
13-15	保留

前面 6 位用于控制使用状态寄存器中的哪些异常标志。当这些位中的一位被设置时，就会防止状态寄存器中对应的异常标志被设置。默认情况下，所有的掩码位都被设置，即屏蔽所有异常。

精度控制位可以设置 FPU 中用于数学计算的浮点精度，可以该白 FPU 计算浮点值花费的时间，这是非常有用的控制特性，精度控制设置如下：

00 --- 单精度 (24位有效位)
01 --- 未使用
10 --- 双精度 (53位有效位)
11 --- 扩展双精度 (64位有效位)

默认情况下，FPU 精度位扩展双精度，这是最为精确的值，但也是最为耗费时间。如果不打算使用这么高的精度，可以设置为单精度以加快浮点值的计算速度。

舍入控制位可以设置 FPU 如何舍入浮点计算的结果。舍入控制位的可能设置如下：

00 --- 舍入到最近值
01 --- 向下舍入 (向无穷大负值)
10 --- 向上舍入 (向无穷大正值)
11 --- 向零舍入

默认情况下，舍入控制位被设置为舍入到最近值。

控制寄存器的默认值是 0x037F 。可以使用 FSTCW 指令加载控制寄存器中的内容到内存中以查看其内容。也可以使用 FLDCW 指令改变设置，这条指令把内存中值加载到控制寄存器中。下面程序使用 FLDCW 指令把 FPU 的精度设置从扩展双精度改为单精度：

.section .data
newvalue:
    .byte 0x7f, 0x00

.section .text
    .lcomm control, 2

.section .text
.global _start
_start:
    nop
    fstcw    control
    fldcw    newvalue
    fstcw    control

    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80

通过调试器可以看到设置成功了:

12        fstcw    control
Current language:  auto
The current source language is "auto; currently asm".
(gdb) n
13        fldcw    newvalue
(gdb) x/x &control
0x804909c <control>:    0x0000037f
(gdb) n
14        fstcw    control
(gdb) n
16        movl $1, %eax
(gdb) x/x &control
0x804909c <control>:    0x0000007f

beyes

标记寄存器
标记寄存器用于标识 8 个 80 位 FPU 数据寄存器中的值。标记寄存器使用 16 位 (每个寄存器 2 位)标识每个 FPU 数据寄存器的内容。

每个标记值对应一个物理 FPU 寄存器。每个寄存器对应 2 位值，它们的不同组合有不同的含义，在任何给定时刻，FPU 数据寄存器可以包含下面内容：

一个合法的扩展双精度值 (代码00)
零值 (代码01)
特殊的浮点值 (代码10)
无内容 (空，代码 11)

通过检查标记寄存器可以快速确定 FPU 寄存器中是否包含合法数据，而不必读取和分析寄存器中的那内容。