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1. 情景
在調試linux-3.0.0內核源碼過程中，碰到一處lea指令，略有疑問。
代碼如下（路徑linux/arch/x86/boot/compressed/head_64.S）：
249 /*
250 * Copy the compressed kernel to the end of our buffer
251 * where decompression in place becomes safe.
252 */
253 pushq %rsi
254 leaq (_bss-8)(%rip), %rsi
255 leaq (_bss-8)(%rbx), %rdi
256 movq $_bss /* - $startup_32 */, %rcx
257 shrq $3, %rcx
258 std
259 rep movsq
260 cld
261 popq %rsi
下圖1-1是調試過程中的CPU上下文：
從“mov rcx,0x243e80”中可以看到，_bss的值為0x243e80的，這是_bss這個symbol在進行匯編時，其所在的section內的偏移位置。
從“lea rdi,[rbx+0x243e78]”中可以看到，加到%rbx的值是_bss-8，這跟匯編源代碼是一致的。
而從“lea rsi,[rip+0x243c30]” 中可以看到，加到%rip的偏移值並不是_bss-8 的值。
先說明一點，這個section是加載在0x1000000的內存位置，所以0x1000241這條指令，相對於所在section的起始偏移是0x241。
那么，上面的0x243c30這個值，是由(_bss-8)再減去0x248（下一條指令相對於section的起始偏移值）而得來。
那么，前后兩條看起來十分相似的匯編代碼為什么有這樣的區別呢？
2. RIP的特殊性以及PIC（位置無關代碼）
因為RIP寄存器存放着當前指令的地址，所以有它的特殊性。
比如上面的%rip + displacement，其中displacement存放的如果是_bss這個symbol與該指令的“距離值”，那么不管這段代碼所在的section裝載到哪個位置，都可以通過這個計算，訪問到_bss實際裝載的位置。
比如section裝載在0x1000000，那么指令的%rip為0x1000241，_bss的值為0x1243c30。
而如果裝載在0x5000000，那么指令的%rip為0x5000241，_bss的值為0x5243c30。
那么如果displacement存放的是_bss與指令之間的距離值，那么不管實際加載到哪個位置，都可以訪問到實際的_bss位置。
這里解釋了上面的問題 —— 這兩條相似匯編代碼的區別，正好利用rip的特殊性，實現了PIC的功能。
但是，還是有疑問。這里的解釋僅僅是解釋了displacement為什么有“距離值”和“實際值”兩種情況，這里的區別似乎只是停留在匯編層面，因為gas匯編器就可以這樣實現，當發現base register是%rip，那么displacement就使用_bss與當前指令的下一條指令的“距離值”，而當base register是其他寄存器時，displacement就等於_bss自身的值。
而匯編成機器碼之后，displacement的值已經由匯編器計算好了，CPU在執行的時候，%rip + displacement 和 %rbx + displacement不是一樣的模式嗎？
在搜索資料的時候，發現RIP相對尋址這個概念，這並不是一個匯編器的概念，而是CPU的，所以，既然把%rip + displacement這種尋址模式單獨拿出來，那么還是會有差別的。
此外，在維基上看到的，RIP相對尋址是在x86-64加進去的：
http://wiki.osdev.org/X86-64_Instruction_Encoding#16-bit_addressing
RIP/EIP-relative addressing
Addressing in x86-64 can be relative to the current instruction pointer value. This is indicated with the RIP (64-bit) and EIP (32-bit) instruction pointer registers, which are not otherwise exposed to the program and may not exist physically. RIP-relative addressing allows object files to be location independent.
3. RIP相對尋址
那么為了進一步從CPU層面解釋%rip + displacement和%rbx + displacement這兩種尋址模式的區別，需要來看一下CPU如何解釋機器代碼。
下面是從《Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual》截取的幾張圖：
這張圖展示了一條機器碼指令的結構，下面結合實際指令解釋一下。
首先，在上面圖1-1的例子中，查看一下兩條lea指令所在的內存數據：
gdb$ x /14xb 0x1000241
0x1000241: 0x48 0x8d 0x35 0x30 0x3c 0x24 0x00 0x48
0x1000249: 0x8d 0xbb 0x78 0x3e 0x24 0x00
這里兩條指令分別7個字節。
其中0x48是Prefixs，0x8d是lea指令的opcode，0x35和0xbb分別是兩條指令的ModR/M，這里面沒有SIB（下面解釋），剩下的0x243c80和0x243e78就是兩條指令的Displacement了。
Instruction Prefixs可以有很多種，上面的wiki鏈接也解釋得很全了。這里的0x48是一種64位長模式特有的REX Prefix。對於REX Prefix的解釋見下圖3-2和3-3，其中高4位0100是固定的，低四位分別作為指令其他部分的擴展位。下面再進行解釋。
那么上面的0x48，即為0100 1000，即W位為1，R X B 三個位都為0。
ModR/M 可以划分成3個field，高2位mod，中間3位reg，低3位r/m。例子中的0x35即為（00 110 101），還有0xbb即為（10 111 011），圖3-4給出了一份助記表，可以找到0x35的坐標位（disp32，ESI），還有0xbb的坐標為（[EBX]+disp32, EDI）。
看回例子中的“lea rsi,[rip+disp]” 和“lea rdi, [rbx]+disp”，rip作為base register和其他通用寄存器的區別在這里。但是，我也不知道該說這特不特殊了，全部是0和1之間的差別。
SIB在這兩條指令中沒有，答案可以從圖3-4的NOTES.1中看到，當ModR/M中的mod域和R/M域為某些特定組合時，才存在SIB字節。
再看會剛剛的REX Prefix的R X B三個位，如何做其他部分的擴展在上面的wiki鏈接中挺全面。這里截了其中一個圖作為解釋性說明，見圖3-5，當其中的B位為0時，ModR/M的r/m域是符合圖3-4的，但是當B位為1時，r/m域選擇的寄存器變成了從R8、R9...這些擴展寄存器中選擇了。
