Flags do processador

Registrador EFLAGS e FLAGS.

O registrador EFLAGS contém flags que servem para indicar três tipos de informações diferentes:

• Status -- Indicam o resultado de uma operação aritmética.

• Control -- Controlam alguma característica de execução do processador.

• System -- Servem para configurar ou indicar alguma característica do hardware relacionado a execução do código ou do sistema.

Enquanto o RFLAGS de 64 bits contém todas as mesmas flags de EFLAGS sem nenhuma nova. Todos os 32 bits mais significativos do RFLAGS estão reservados e sem nenhum uso atualmente. Observe a figura abaixo retirada do Intel Developer's Manual Vol. 1, mostrando uma visão geral do bits de EFLAGS:

Status Flags

Instruções que fazem operações aritméticas modificam as status flags conforme o valor do resultado da operação. São instruções como ADD, SUB, MUL e DIV por exemplo.

Porém um detalhe que é interessante saber é que existem duas instruções que normalmente são utilizadas para definir essas flags para serem usadas junto com uma instrução condicional. Elas são: CMP e TEST. A instrução CMP nada mais é do que uma instrução que faz a mesma operação aritmética de subtração que SUB porém sem modificar o valor dos operandos.

Enquanto TEST faz uma operação bitwise AND (E bit a bit) também sem modificar os operandos. Ou seja, o mesmo que a instrução AND. Veja a tabela abaixo com todas as status flags:

Bit	Nome	Sigla	Descrição
0	Carry Flag	CF	Setado se uma condição de Carry ou Borrow acontecer no bit mais significativo do resultado. Basicamente indica o overflow de um valor não-sinalizado.
2	Parity Flag	PF	​Setado se o byte menos significativo do resultado conter um número par de bits ligados (1).
4	Auxiliary Carry Flag	AF	Setado se uma condição de Carry ou Borrow acontecer no bit 3 do resultado.
6	Zero Flag	ZF	Setado se o resultado for zero.
7	Sign Flag	SF	Setado para o mesmo valor do bit mais significativo do resultado (MSB). Onde 0 indica um valor positivo e 1 indica um valor negativo.
11	Overflow Flag	OF	Setado se o resultado não tiver o sinal esperado da operação aritmética. Basicamente indica o overflow de um número sinalizado.

Carry, ou carrinho/transporte, é o que a gente conhece no Brasil como "vai um" em uma operação aritmética de adição. Borrow é o mesmo princípio porém em aritmética de subtração, em linguagem coloquial chamado de "pegar emprestado".

Dentre essas flags somente CF pode ser modificada diretamente e isso é feito com as seguintes instruções:

stc  ; (Set CF)        Seta o valor da Carry Flag
clc  ; (Clear CF)      Zera o valor da Carry Flag
cmc  ; (coMplement CF) Inverte o valor da Carry Flag

Control Flags

Bit	Nome	Sigla	Descrição
10	Direction Flag	DF	Controla a direção para onde as instruções de string (MOVS, SCAS, STOS, CMPS e LODS) irão decorrer a memória.

Se DF estiver setada as instruções de string irão decrementar o valor do(s) registrador(es). Se estiver zerada ela irá incrementar, que é o valor padrão para essa flag.

std  ; (Set DF)    Seta o valor da Direction Flag
cld  ; (Clear DF)  Zera o valor da Direction Flag

Caso sete o valor dessa flag é importante que a zere novamente em seguida. Código compilado normalmente espera que por padrão essa flag esteja zerada. Comportamentos imprevistos podem acontecer caso você não a zere depois de usar.

System Flags

As system flags podem ser lidas por qualquer programa porém somente o sistema operacional pode modificar seus valores (exceto ID). Abaixo irei falar somente das flags que nos interessam saber por agora.

Bit	Nome	Sigla	Descrição
8	Trap Flag	TF	Se setada o processador irá executar as instruções do programa passo a passo. Nesse modo o processador dispara uma exception para cada instrução executada. É normalmente usada para depuração de código.
9	Interrupt enable Flag	IF	Controla a resposta do processador para interrupções que podem ser ignoradas (interrupções mascaráveis).
12-13	I/O Privilege Level field	IOPL	Indica o nível de acesso para a comunicação direta com o hardware (operações de I/O) do programa atual.
14	Nested Task flag	NT	Se setada indica que a tarefa atual está vinculada com uma tarefa anterior. Essa flag controla o comportamento da instrução IRET.
16	Resume Flag	RF	Se setada as exceptions disparadas pelo processador são temporariamente desabilitadas na instrução seguinte. Geralmente usada por depuradores.
17	Virtual-8086 Mode flag	VM	Em protected mode se essa flag for setada o processador entra em modo Virtual-8086.
21	Identification flag	ID	Se um processo conseguir setar ou zerar essa flag, isto indica que o processador suporta a instrução CPUID.

IOPL na verdade não é uma flag mas sim um campo de 2 bits que indica o nível de privilégio de acesso para operações de I/O a partir da porta física do processador.

As instruções abaixo podem ser utilizadas para modificar o valor de IF:

sti  ; (Set IF)   Seta o valor da Interrupt Flag
cli  ; (Clear IF) Zera o valor da Interrupt Flag

FLAGS (16-bit)

Em real mode dentre as system flags somente TF e IF existem e não dependem de qualquer tipo de privilégio para serem modificadas, qualquer software executado pelo processador tem permissão irrestrita às flags.