16位模式下NASM一次性写入8字节内存报错原因及实现方法

报错原因 #

16位实模式是x86架构的早期运行模式，最初的8086/80286处理器只支持8位和16位操作数，后来的32位处理器虽然允许在16位模式下执行部分32位指令（通过操作数前缀），但原生不支持64位操作数指令。

NASM在bits 16模式下会严格遵循16位指令集规范，mov qword [ds:0x0], 0x0属于64位操作数的移动指令，16位模式下没有对应的机器码编码，因此直接报错。而mov dword [...]是32位操作，处理器可以通过前缀字节识别并执行，所以连续两次执行就能正常写入8字节。

实现16位模式下一次性写入8字节的方法 #

方法1：借助MMX扩展指令集（适合Pentium及以后CPU） #

如果目标CPU支持MMX指令集（绝大多数1995年后的x86处理器都支持），可以用MMX寄存器一次性传输8字节：

bits 16
; 示例：从0x1000地址加载8字节后写入ds:0x0
movq mm0, qword [0x1000]  ; 把8字节数据加载到MMX寄存器mm0
movq qword [ds:0x0], mm0   ; 将mm0中的8字节一次性写入目标地址
emms                       ; 必须执行这条指令退出MMX模式，避免干扰浮点运算

方法2：用宏封装两次32位写入（兼容所有支持32位操作的16位模式CPU） #

如果需要兼容更老的处理器，可以把两次mov dword封装成宏，用起来像单条指令：

bits 16
; 定义宏：movq_16 目标地址, 64位立即数
%macro movq_16 2
    mov dword [%1], %2         ; 写入低4字节
    mov dword [%1 + 4], (%2 >> 32)  ; 写入高4字节
%endmacro

; 使用宏写入8字节示例数据
movq_16 ds:0x0, 0x123456789abcdef0

注意事项 #

• 原生16位模式（无任何扩展指令）下，没有真正的单条指令能完成8字节写入，必须通过多次32位操作实现。
• 使用MMX/SSE等扩展指令时，要确保目标CPU支持，否则会引发非法指令异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者赵德林