[譯] ARMv8-A架構(gòu)基礎(chǔ)之寄存器

ARMv8-A提供了31個64位的通用寄存器桂塞,始終可以訪問,并且可以在所有異常級別訪問弟头。 在AArch64執(zhí)行狀態(tài)下,每個寄存器(X0-X30)都是64位寬度涉茧。 寬度增加有助于減少大部分應(yīng)用程序中的寄存器壓力赴恨。

每個64位通用寄存器(X0 - X30)也有一個32位的格式(W0 - W30)。

64bit_register.png

32位W寄存器構(gòu)成相應(yīng)的64位X寄存器的下半部分伴栓。 即W0形成X0的低位字伦连,W1形成X1的低位字。

從W寄存器中讀取時钳垮,忽略對應(yīng)的X寄存器的高32位并且保持他們不變惑淳。 寫入W寄存器將X寄存器的高32位設(shè)置為零。 因此饺窿,將0xFFFFFFFF寫入W0會將X0設(shè)置為0x00000000FFFFFFFF歧焦。

注意
有時Rn用來指定一個ARMv8-A寄存器。 這意味著寄存器可以是Xn或Wn肚医。

特殊寄存器

除了31個(X0到X30)個ARMv8-A核心寄存器之外绢馍,還有幾個特殊的寄存器。

special_registers.png

注意
沒有名為X31或W31的寄存器忍宋。 一些指令被編碼了痕貌,以使數(shù)字31代表零寄存器ZR(WZR / XZR)。 還有一組受限制的指令糠排,其中一個或多個參數(shù)被編碼舵稠,以使數(shù)字31代表堆棧指針(SP)。

名字 大小 描述
WZR 32 bits 零寄存器
XZR 64 bits 零寄存器
WSP 32 bits 當(dāng)前棧指針
SP 64 bits 當(dāng)前棧指針
PC 64 bits 程序計數(shù)器

注意
64位格式的堆棧指針不使用X前綴入宦。

在AArch64中執(zhí)行時哺徊,對于每個異常級別,異常返回狀態(tài)將保存在以下專用寄存器中:

  • 異常鏈接寄存器(ELR)乾闰。
  • 保存的處理器狀態(tài)寄存器(SPSR)落追。

下表按異常級別標(biāo)識特殊寄存器:

EL0 EL1 EL2 EL3
棧指針 (SP) SP_EL0 SP_EL1 SP_EL2 SP_EL3
異常鏈接寄存器 (ELR) - ELR_EL1 ELR_EL2 ELR_EL3
保存的處理器狀態(tài)寄存器 (SPSR) - SPSR_EL1 SPSR_EL2 SPSR_EL3

異常級別的特殊寄存器

程序調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)(PCS)還定義了一個專用的幀指針(FP),通過可靠地展開堆棧涯肩,它使調(diào)試和調(diào)用關(guān)系圖分析變得更加容易轿钠。

零寄存器

零寄存器的名字暗示著什么巢钓。

零寄存器忽略所有對它的寫操作,并且所有對它的讀操作都返回0.您可以在大多數(shù)(但不是全部)指令中使用零寄存器疗垛。

堆棧指針

堆棧指針(SP)是一個指向堆棧頂部的寄存器症汹。 選擇使用的堆棧指針在某種程度上與“異常”級別是分開的贷腕。 默認(rèn)情況下背镇,發(fā)生異常時會為目標(biāo)異常級別選擇堆棧指針(SP_ELn)。 例如泽裳,發(fā)生EL1異常時選擇SP_EL1瞒斩。 每個異常級別都有自己的堆棧指針。

但是涮总,當(dāng)在AArch64中胸囱,異常級別的不是E0時,處理器可以使用下面中的任何一種:

  • 與該異常級別(SP_ELn)關(guān)聯(lián)的64位堆棧指針瀑梗,或者旺矾,
  • 與EL0(SP_EL0)關(guān)聯(lián)的堆棧指針。 EL0只能訪問SP_EL0夺克。

SP不能被大多數(shù)指令引用。 但是嚎朽,一些算術(shù)指令铺纽,例如ADD指令,可以讀寫當(dāng)前的堆棧指針來調(diào)整函數(shù)中的堆棧指針哟忍。 例如:

ADD SP, SP, #0x10          // 將SP調(diào)整為當(dāng)前值之前的0x10字節(jié)
ADD SP, SP, #256           // SP = SP + 256

程序計數(shù)器

程序計數(shù)器(PC)保存當(dāng)前的程序地址狡门。 它不能被數(shù)字引用(就像通用寄存器文件的一部分一樣),因此不能用作算術(shù)指令的源或目的地锅很,或作為加載和存儲指令的基址其馏,索引或轉(zhuǎn)移寄存器。

那些可以讀取PC的指令是那些具有計算PC相對地址功能的指令(ADR爆安,ADRP叛复,字面加載和直接分支),以及在鏈接寄存器中存儲返回地址的“分支并鏈接”指令(BL和BLR)扔仓。 修改程序計數(shù)器的唯一方法是使用分支褐奥,異常生成和異常返回指令。

使用計算PC相對地址的指令讀取PC時翘簇,讀取的PC值是該指令的地址撬码。 與ARMv7-A不同,不存在4或8字節(jié)的隱含偏移量版保。

異常鏈接寄存器(ELR)

異常鏈接寄存器保存要在異常后返回的地址呜笑。


原文

https://developer.arm.com/products/architecture/a-profile/docs/100878/latest/registers

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