[译] ARMv8-A架构基础之寄存器

ARMv8-A提供了31个64位的通用寄存器，始终可以访问，并且可以在所有异常级别访问。 在AArch64执行状态下，每个寄存器（X0-X30）都是64位宽度。 宽度增加有助于减少大部分应用程序中的寄存器压力。

每个64位通用寄存器（X0 - X30）也有一个32位的格式（W0 - W30）。

64bit_register.png

32位W寄存器构成相应的64位X寄存器的下半部分。 即W0形成X0的低位字，W1形成X1的低位字。

从W寄存器中读取时，忽略对应的X寄存器的高32位并且保持他们不变。 写入W寄存器将X寄存器的高32位设置为零。 因此，将0xFFFFFFFF写入W0会将X0设置为0x00000000FFFFFFFF。

注意
有时Rn用来指定一个ARMv8-A寄存器。 这意味着寄存器可以是Xn或Wn。

特殊寄存器

除了31个（X0到X30）个ARMv8-A核心寄存器之外，还有几个特殊的寄存器。

special_registers.png

注意
没有名为X31或W31的寄存器。 一些指令被编码了，以使数字31代表零寄存器ZR（WZR / XZR）。 还有一组受限制的指令，其中一个或多个参数被编码，以使数字31代表堆栈指针（SP）。

名字	大小	描述
WZR	32 bits	零寄存器
XZR	64 bits	零寄存器
WSP	32 bits	当前栈指针
SP	64 bits	当前栈指针
PC	64 bits	程序计数器

注意
64位格式的堆栈指针不使用X前缀。

在AArch64中执行时，对于每个异常级别，异常返回状态将保存在以下专用寄存器中：

• 异常链接寄存器（ELR）。
• 保存的处理器状态寄存器（SPSR）。

下表按异常级别标识特殊寄存器：

	EL0	EL1	EL2	EL3
栈指针 (SP)	SP_EL0	SP_EL1	SP_EL2	SP_EL3
异常链接寄存器 (ELR)	-	ELR_EL1	ELR_EL2	ELR_EL3
保存的处理器状态寄存器 (SPSR)	-	SPSR_EL1	SPSR_EL2	SPSR_EL3

异常级别的特殊寄存器

程序调用标准（PCS）还定义了一个专用的帧指针（FP），通过可靠地展开堆栈，它使调试和调用关系图分析变得更加容易。

零寄存器

零寄存器的名字暗示着什么。

零寄存器忽略所有对它的写操作，并且所有对它的读操作都返回0.您可以在大多数（但不是全部）指令中使用零寄存器。

堆栈指针

堆栈指针（SP）是一个指向堆栈顶部的寄存器。 选择使用的堆栈指针在某种程度上与“异常”级别是分开的。 默认情况下，发生异常时会为目标异常级别选择堆栈指针（SP_ELn）。 例如，发生EL1异常时选择SP_EL1。 每个异常级别都有自己的堆栈指针。

但是，当在AArch64中，异常级别的不是E0时，处理器可以使用下面中的任何一种：

• 与该异常级别（SP_ELn）关联的64位堆栈指针，或者，
• 与EL0（SP_EL0）关联的堆栈指针。 EL0只能访问SP_EL0。

SP不能被大多数指令引用。 但是，一些算术指令，例如ADD指令，可以读写当前的堆栈指针来调整函数中的堆栈指针。 例如：

ADD SP, SP, #0x10          // 将SP调整为当前值之前的0x10字节
ADD SP, SP, #256           // SP = SP + 256

程序计数器

程序计数器（PC）保存当前的程序地址。 它不能被数字引用（就像通用寄存器文件的一部分一样），因此不能用作算术指令的源或目的地，或作为加载和存储指令的基址，索引或转移寄存器。

那些可以读取PC的指令是那些具有计算PC相对地址功能的指令（ADR，ADRP，字面加载和直接分支），以及在链接寄存器中存储返回地址的“分支并链接”指令（BL和BLR）。 修改程序计数器的唯一方法是使用分支，异常生成和异常返回指令。

使用计算PC相对地址的指令读取PC时，读取的PC值是该指令的地址。 与ARMv7-A不同，不存在4或8字节的隐含偏移量。

异常链接寄存器（ELR）

异常链接寄存器保存要在异常后返回的地址。

---

原文

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