Intel Architecture
Software Developer’s
Manual
Volume 2:
Instruction Set Reference
NOTE: The Intel Architecture Software Developer’s Manual consists of
three volumes: Basic Architecture, Order Number 243190; Instruction Set
Reference, Order Number 243191; and the System Programming Guide,
Order Number 243192.
Please refer to all three volumes when evaluating your design needs.
1999
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COPYRIGHT © INTEL CORPORATION 1999
*THIRD-PARTY BRANDS AND NAMES ARE THE PROPERTY OF THEIR RESPECTIVE OWNERS.
iii
TABLE OF CONTENTS
CHAPTER 1
ABOUT THIS MANUAL
1.1. OVERVIEW OF THE
INTEL ARCHITECTURE SOFTWARE DEVELOPER’S MANUAL,
VOLUME 2
: INSTRUCTION SET REFERENCE 1-1
1.2. OVERVIEW OF THE
INTEL ARCHITECTURE SOFTWARE DEVELOPER’S MANUAL,
VOLUME 1
: BASIC ARCHITECTURE 1-2
1.3. OVERVIEW OF THE
INTEL ARCHITECTURE SOFTWARE DEVELOPER’S MANUAL,
VOLUME 3
: SYSTEM PROGRAMMING GUIDE 1-3
1.4. NOTATIONAL CONVENTIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5
1.4.1. Bit and Byte Order. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-5
1.4.2. Reserved Bits and Software Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-6
1.4.3. Instruction Operands. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-7
1.4.4. Hexadecimal and Binary Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-7
1.4.5. Segmented Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-7
1.4.6. Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-8
1.5. RELATED LITERATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
CHAPTER 2
INSTRUCTION FORMAT
2.1. GENERAL INSTRUCTION FORMAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1
2.2. INSTRUCTION PREFIXES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1
2.3. OPCODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
2.4. MODR/M AND SIB BYTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
2.5. DISPLACEMENT AND IMMEDIATE BYTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
2.6. ADDRESSING-MODE ENCODING OF MODR/M AND SIB BYTES. . . . . . . . . . . . 2-3
CHAPTER 3
INSTRUCTION SET REFERENCE
3.1. INTERPRETING THE INSTRUCTION REFERENCE PAGES . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1
3.1.1. Instruction Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-1
3.1.1.1. Opcode Column . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-2
3.1.1.2. Instruction Column . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-3
3.1.1.3. Description Column . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-5
3.1.1.4. Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-5
3.1.2. Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-6
3.1.3. Intel C/C++ Compiler Intrinsics Equivalent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-9
3.1.3.1. The Intrinsics API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-9
3.1.3.2. MMX™ Technology Intrinsics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-10
3.1.3.3. SIMD Floating-Point Intrinsics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-10
3.1.4. Flags Affected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-11
3.1.5. FPU Flags Affected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-12
3.1.6. Protected Mode Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-12
3.1.7. Real-Address Mode Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-12
3.1.8. Virtual-8086 Mode Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-13
3.1.9. Floating-Point Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-14
3.1.10. SIMD Floating-Point Exceptions - Streaming SIMD Extensions Only . . . . . . . . .3-14
TABLE OF CONTENTS
iv
3.2. INSTRUCTION REFERENCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16
AAA—ASCII Adjust After Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-17
AAD—ASCII Adjust AX Before Division. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-18
AAM—ASCII Adjust AX After Multiply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-19
AAS—ASCII Adjust AL After Subtraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-20
ADC—Add with Carry. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-21
ADD—Add . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-23
ADDPS—Packed Single-FP Add . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-25
ADDSS—Scalar Single-FP Add. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-27
AND—Logical AND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-30
ANDNPS—Bit-wise Logical And Not For Single-FP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-32
ANDPS—Bit-wise Logical And For Single FP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-34
ARPL—Adjust RPL Field of Segment Selector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-36
BOUND—Check Array Index Against Bounds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-38
BSF—Bit Scan Forward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-40
BSR—Bit Scan Reverse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-42
BSWAP—Byte Swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-44
BT—Bit Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-45
BTC—Bit Test and Complement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-47
BTR—Bit Test and Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-49
BTS—Bit Test and Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-51
CALL—Call Procedure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-53
CBW/CWDE—Convert Byte to Word/Convert Word to Doubleword . . . . . . . . . . . . . .3-64
CDQ—Convert Double to Quad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-65
CLC—Clear Carry Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-66
CLD—Clear Direction Flag. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-67
CLI—Clear Interrupt Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-68
CLTS—Clear Task-Switched Flag in CR0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-70
CMC—Complement Carry Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-71
CMOVcc—Conditional Move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-72
CMP—Compare Two Operands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-76
CMPPS—Packed Single-FP Compare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-78
CMPS/CMPSB/CMPSW/CMPSD—Compare String Operands. . . . . . . . . . . . . . . . . .3-87
CMPSS—Scalar Single-FP Compare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-90
CMPXCHG—Compare and Exchange. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-100
CMPXCHG8B—Compare and Exchange 8 Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-102
COMISS—Scalar Ordered Single-FP Compare and Set EFLAGS . . . . . . . . . . . . . .3-104
CPUID—CPU Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-111
CVTPI2PS—Packed Signed INT32 to Packed Single-FP Conversion . . . . . . . . . . .3-119
CVTPS2PI—Packed Single-FP to Packed INT32 Conversion. . . . . . . . . . . . . . . . . .3-123
CVTSI2SS—Scalar Signed INT32 to Single-FP Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-127
CVTSS2SI—Scalar Single-FP to Signed INT32 Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-130
CVTTPS2PI—Packed Single-FP to Packed INT32 Conversion (Truncate). . . . . . . .3-133
CVTTSS2SI—Scalar Single-FP to Signed INT32 Conversion (Truncate) . . . . . . . . .3-137
CWD/CDQ—Convert Word to Doubleword/Convert Doubleword
to Quadword. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-141
CWDE—Convert Word to Doubleword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-142
v
TABLE OF CONTENTS
DAA—Decimal Adjust AL after Addition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-143
DAS—Decimal Adjust AL after Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-145
DEC—Decrement by 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146
DIV—Unsigned Divide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-148
DIVPS—Packed Single-FP Divide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-151
DIVSS—Scalar Single-FP Divide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-154
EMMS—Empty MMX™ State. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-156
ENTER—Make Stack Frame for Procedure Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158
F2XM1—Compute 2x–1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161
FABS—Absolute Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-163
FADD/FADDP/FIADD—Add. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-165
FBLD—Load Binary Coded Decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169
FBSTP—Store BCD Integer and Pop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171
FCHS—Change Sign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174
FCLEX/FNCLEX—Clear Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-176
FCMOVcc—Floating-Point Conditional Move. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-178
FCOM/FCOMP/FCOMPP—Compare Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-180
FCOMI/FCOMIP/ FUCOMI/FUCOMIP—Compare Real and Set EFLAGS . . . . . . . 3-183
FCOS—Cosine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-186
FDECSTP—Decrement Stack-Top Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-188
FDIV/FDIVP/FIDIV—Divide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-189
FDIVR/FDIVRP/FIDIVR—Reverse Divide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-193
FFREE—Free Floating-Point Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-197
FICOM/FICOMP—Compare Integer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-198
FILD—Load Integer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-200
FINCSTP—Increment Stack-Top Pointer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-202
FINIT/FNINIT—Initialize Floating-Point Unit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-203
FIST/FISTP—Store Integer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-205
FLD—Load Real. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-208
FLD1/FLDL2T/FLDL2E/FLDPI/FLDLG2/FLDLN2/FLDZ—Load Constant . . . . . . . . 3-210
FLDCW—Load Control Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-212
FLDENV—Load FPU Environment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-214
FMUL/FMULP/FIMUL—Multiply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-216
FNOP—No Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-220
FPATAN—Partial Arctangent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-221
FPREM—Partial Remainder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-223
FPREM1—Partial Remainder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-226
FPTAN—Partial Tangent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-229
FRNDINT—Round to Integer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-231
FRSTOR—Restore FPU State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-232
FSAVE/FNSAVE—Store FPU State. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-235
FSCALE—Scale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-238
FSIN—Sine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-240
FSINCOS—Sine and Cosine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-242
FSQRT—Square Root . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-244
FST/FSTP—Store Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-246
FSTCW/FNSTCW—Store Control Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-249
