ARM64 汇编——寄存器和指令

作者: thinkq | 来源:发表于2018-03-24 23:46 被阅读187次

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入门二
4. ARM寄存器
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iOS arm64汇编
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ARM64 汇编——寄存器和指令
arm64汇编简单笔记

iOS 中的 armv7,armv7s,arm64 这些都代表什么？

ARMv7｜ARM7s｜ARM64都是ARM处理器的指令集
真机32位处理器需要ARMv7,或者ARMv7s架构，
真机64位处理器需要ARM64架构。

处理器和寄存器的位数

32位处理器,能同时处理32位的数据，所以对应寄存器为32位的；
64位处理器,能同时处理64位的数据，所以对应寄存器为64位的；
寄存器位数一般会对应处理器位数，两者一般相等，但也有例外8086

ARM 指令长度

ARM处理器用到的指令集分为 ARM 和 THUMB 两种。ARM指令长度固定为32bit，THUMB指令长度固定为16bit。所以 ARM64指令集的指令长度为32bit

ARM中字的长度

ARM中一个word是32位，也就是4Byte大小

寄存器

ARM64 有34个寄存器，包括31个通用寄存器、SP、PC、CPSR。

寄存器	位数	描述
x0-x30	64bit	通用寄存器，如果有需要可以当做32bit使用：WO-W30
FP(x29)	64bit	保存栈帧地址(栈底指针)
LR(x30)	64bit	通常称X30为程序链接寄存器，保存子程序结束后需要执行的下一条指令
SP	64bit	保存栈指针,使用 SP/WSP来进行对SP寄存器的访问。
PC	64bit	程序计数器，俗称PC指针，总是指向即将要执行的下一条指令,在arm64中，软件是不能改写PC寄存器的。
CPSR	64bit	状态寄存器

x0-x7: 用于子程序调用时的参数传递，X0还用于返回值传递
x0 - x30 是31个通用整形寄存器。每个寄存器可以存取一个64位大小的数。当使用 r0 - r30 访问时，它就是一个64位的数。当使用 w0 - w30 访问时，访问的是这些寄存器的低32位，如图：

image.png
CPSR(状态寄存器)

NZCV是状态寄存器的条件标志位，分别代表运算过程中产生的状态，其中：

N, negative condition flag，一般代表运算结果是负数

Z, zero condition flag, 指令结果为0时Z=1，否则Z=0；

C, carry condition flag, 无符号运算有溢出时，C=1。

V, oVerflow condition flag 有符号运算有溢出时，V=1。

Xcode在真机中运行项目，添加断点，lldb中查看各寄存器状态register read

E2A993F9-F400-46C2-9B4C-E38DD2D6E383.png

指令

ARM64经常用到的汇编指令

MOV    X1，X0         ;将寄存器X0的值传送到寄存器X1
ADD    X0，X1，X2     ;寄存器X1和X2的值相加后传送到X0
SUB    X0，X1，X2     ;寄存器X1和X2的值相减后传送到X0
AND    X0，X0，#0xF    ; X0的值与0xF相位与后的值传送到X0
ORR    X0，X0，#9      ; X0的值与9相位或后的值传送到X0
EOR    X0，X0，#0xF    ; X0的值与0xF相异或后的值传送到X0
LDR    X5，[X6，#0x08]        ；X6寄存器加0x08的和的地址值内的数据传送到X5
STR X0, [SP, #0x8]         ；X0寄存器的数据传送到SP+0x8地址值指向的存储空间
STP  x29, x30, [sp, #0x10]    ;入栈指令
LDP  x29, x30, [sp, #0x10]    ;出栈指令
CBZ  ;比较（Compare），如果结果为零（Zero）就转移（只能跳到后面的指令）
CBNZ ;比较，如果结果非零（Non Zero）就转移（只能跳到后面的指令）
CMP  ;比较指令，相当于SUBS，影响程序状态寄存器CPSR 
B/BL  ;绝对跳转#imm， 返回地址保存到LR（X30）
RET   ;子程序返回指令，返回地址默认保存在LR（X30）

其中 MOV 指令只能用于寄存器之间传值，寄存器和内存之间传值通过 LDR 和 STR

ARM指令又一个重要特点就是所有指令都是带有条件的，就是说汇编中就需要根据状态寄存器中的一些状态来控制分支的执行。例如：

131CC631-51C9-4601-AA45-EAC6EA43BEF3.png
图中指令 b 是跳转指令，后边跟着跳转的条件 eq，那么这个 eq 是什么意思呢？
ARM指令的结构

ARM指令编码表

上图列出了不同种类ARM指令的编码格式，文章开头讲过ARM指令长度固定为 32bit即图中的0-31位。

28-31位是条件码，21-24为操作码，12-19为寄存器编号

上边提到的跳转条件eq实际就是28-31位对应的条件码，但是28-31位都是二进制数据不好记，所以就对二进制的条件码取了好记的助记符，例如 eq。

eq英文单词equal的意思，注意这里equal并不是c语言当中==的意思，这里根据状态寄存器的条件标志位Z来判断，如果Z = 1则eq成立，如果Z = 0则eq不成立，就是NE。

ARM指令包含4位的条件码列表：

操作码	条件码助记符	标志	含义
0000	EQ	Z=1	相等
0001	NE(Not Equal)	Z=0	不相等
0010	CS/HS(Carry Set/High or Same)	C=1	无符号数大于或等于
0011	CC/LO(Carry Clear/LOwer)	C=0	无符号数小于
0100	MI(MInus)	N=1	负数
0101	PL(PLus)	N=0	正数或零
0110	VS(oVerflow set)	V=1	溢出
0111	VC(oVerflow clear)	V=0	没有溢出
1000	HI(HIgh)	C=1,Z=0	无符号数大于
1001	LS(Lower or Same)	C=0,Z=1	无符号数小于或等于
1010	GE(Greater or Equal)	N=V	有符号数大于或等于
1011	LT(Less Than)	N!=V	有符号数小于
1100	GT(Greater Than)	Z=0,N=V	有符号数大于
1101	LE(Less or Equal)	Z=1,N!=V	有符号数小于或等于
1110	AL	任何	无条件执行(默认)
1111	NV	任何	从不执行

ARM指令所有指令都是带有条件的，默认是AL即无条件执行，当指令带有默认条件时不需要明确写出。

看个例子：
OC代码：

D34A79BA-7AAE-471A-BB25-846EF0DBD9D8.png

汇编代码：

1FF4BE4B-6C1D-49CB-8DB6-FE6C32C2DA18.png
汇编代码注释：

AE06E4F8-8CED-4979-A5F1-7DB5A48EA164.png

后续添加：

adrp是计算指定的符号地址到run time PC值的相对偏移

 - STR Wt, addr

Store Register: stores word from Wt to memory addressed by 
addr.


 - STR Xt, addr

Store Register (extended): stores doubleword from Xt to
 memory addressed by addr.


 - STUR Wt, [base,#simm9]

Store (Unscaled) Register: stores word from Wt to memory addressed by base+simm9.


 - STUR Xt, [base,#simm9]

Store (Unscaled) Register (extended): stores doubleword 
from Xt to memory addressed by base+simm9.


- SCVTF Sm, Ro  

Converts an integer value to a floating-point value.


- FMUL Sd, Sn, Sm   

Multiplies two values.