arm64指令集

arm64 指令个人记录

• ARM指令集是指计算机ARM操作指令系统。在ARM中有两种方式可以实现程序的跳转：一种是跳转指令；另一种是直接向PC寄存器（R15）中写入目标地址值。
• ARM指令集可以分为数据处理指令，数据加载指令和存储指令，分支指令，程序状态寄存器（PSR）处理指令，协处理器指令和异常产生指令六大类。

arm指令

指令	作用
ADC	带进位的32位数加法
ADD	32位数相加
SUB	32位减法
AND	32位数的逻辑与
B	在32M空间内的相对跳转指令
BKPT	断点指令
BL	带链接的相对跳转指令-(1) 将下一条指令的地址放入lr(x30)寄存器，(2)转到标号出执行指令
BLX	带链接的切换跳转
BX	切换跳转
BEQ	相等则跳转（Branch if EQual）
BNE	不相等则跳转（Branch if Not Equal）
BGE	大于或等于跳转（Branch if Greater than or Equa）
BGT	大于跳转（Branch if Greater Than）
BIC	32位数的逻辑位清零
RET	默认使用lr(x30)寄存器的值通过底层指令提示CPU此处作为下条指令地址（ARM64平台的特色指令，面向硬件做了优化处理）
BLE	小于或等于跳转（Branch if Less than or Equal）
BLEQ	带链接等于跳转（Branch with Link if EQual）
BLLT	带链接小于跳转（Branch with Link if Less Than）
BLTt	小于跳转（Branch if Less Than）
CDP CDP2	协处理器数据处理操作
CLZ	零计数
CMN	比较两个数的相反数
CMP	32位数比较
EOR	32位逻辑异或
LDC LDC2	从协处理器取一个或多个32位值
LDM	从内存送多个32位字到ARM寄存器
STUR	把寄存器的值(32位)存到一个内存的虚地址内间(一般等同str)
STR	把寄存器的值(128位/64位)存到一个内存的虚地址内间
LDP	str的变种，可以同时操作两个寄存器
LDR（load register）	从内存地址取一个单个的32位值加载入通用寄存器
STD	ldr的变种，可以同时操作两个寄存器
DLP（load register）	从内存地址取一个单个的64位值加载入通用寄存器
MCR MCR2 MCRR	从寄存器送数据到协处理器
MLA	32位乘累加
MOV	传送一个32位数到寄存器
MRC MRC2 MRRC	从协处理器传送数据到寄存器
MRS	把状态寄存器的值送到通用寄存器
MSR	把通用寄存器的值传送到状态寄存器
MUL	32位乘
MVN	把一个32位数的逻辑“非”送到寄存器
ORR	32位逻辑或
PLD	预装载提示指令
QADD	有符号32位饱和加
QDADD	有符号双32位饱和加
QSUB	有符号32位饱和减
QDSUB	有符号双32位饱和减
RSB	逆向32位减法
RSC	带进位的逆向32法减法
SBC	带进位的32位减法
SMLAxy	有符号乘累加(16位*16位)+32位=32位
SMLAL	64位有符号乘累加((32位*32位)+64位=64位)
SMALxy	64位有符号乘累加((32位*32位)+64位=64位)
SMLAWy	号乘累加((32位*16位)>>16位)+32位=32位
SMULL	64位有符号乘累加(32位*32位)=64位
SMULxy	有符号乘(16位*16位=32位)
SMULWy	有符号乘(32位*16位>>16位=32位)
STC STC2	从协处理器中把一个或多个32位值存到内存
STM	把多个32位的寄存器值存放到内存
SWI	软中断
SWP	把一个字或者一个字节和一个寄存器值交换
TEQ	等值测试
TST	位测试
UMLAL	64位无符号乘累加((32位*32位)+64位=64位)
UMULL	64位无符号乘累加(32位*32位)=64位
B.LE	标号：小于等于（if判断）
B.LT	标号：小于等于（do while）
B.GT	标号：小于等于（while do）
B.GE	标号：大于等于（for）
B.EQ	标号：比较结果是等于，执行标号，否则不跳转
B.HI	标号：比较结果是无符号大于，执行标号，否则不跳转

跳转指令

• 通过直接向PC寄存器中写入目标地址值可以实现在4GB地址空间中任意跳转，这种跳转指令又称为长跳转。如果在长跳转指令之前使用MOV LR，PC等指令，则可以保存将来返回的地址值，这样就实现了在4GB地址空间中的子程序调用。

• 在ARM版本5及以上的体系中，实现了ARM指令集和Thumb指令集的混合使用。指令使用目标地址值的bit[0]来确定目标程序的类型。bit[0]的值为1时，目标程序为Thumb指令；bit[0]值为0时，目标程序为ARM指令。

• 在ARM版本5以前的体系中，传送到PC寄存器中的目标地址值的低两位bits[1∶0]被忽略，跳转指令只能在ARM指令集中执行，即程序不能从ARM状态切换到Thumb状态。非T系列ARM版本5体系不含Thumb指令，当程序试图切换到Thumb状态时，将产生未定义指令异常中断。

• ARM跳转指令可以从当前指令向前或向后的32MB地址空间跳转。这类跳转指令有以下4种。

（1）B 跳转指令

B〔条件） （地址）

• B指令属于ARM指令集，是最简单的分支指令。一旦遇到一个B指令，ARM处理器将立即跳转到给定的地址，从那里继续执行。注意：存储在分支指令中的实际值是相对当前R15的值的一个偏移量，而不是一个绝对地址。它的值由汇编器来计算，是24位有符号数，左移两位后有符号扩展为32位，表示的有效偏移位为26位（+/－ 32 MB）。

（2）BL 带返回的跳转指令

BI，〔条件） （地址）

• BL指令也属于ARM指令集，是另一个分支指令。就在分支之前，在寄存器R14中装载上R15的内容，因此可以重新装载R14到R15中来返回到这个分支之后的那个指令处执行，它是子例程的一个基本但强力的实现。

（3）BLX 带返回和状态切换的跳转指令

BLX <地址>

BLX指令有两种格式

• 第1种格式的BLX指令记作BLX（1）。BLX（1）从ARM指令集跳转到指令中指定的目标地址，并将程序状态切换到Thumb状态，该指令同时将PC寄存器的内容复制到LR寄存器中。

BLX（1）指令属于无条件执行的指令。

• 第2种格式的BLX指令记作BLX（2）。BLX（2）指令从ARM指令集跳转到指令中指定的目标地址，目标地址的指令可以是ARM指令，也可以是Thumb指令。目标地址放在指令中的寄存器中，该地址的bit[0]值为0，目标地址处的指令类型由CPSR中的T位决定。该指令同时将PC寄存器的内容复制到LR寄存器中。

（4）BX 带状态切换的跳转指令

BX（条件） （dest）

• BX指令跳转到指令中指定的目标地址，目标地址处的指令可以是ARM指令，也可以是Thumb指令。目标地址值为指令的值和0xFFFFFFFE做“与”操作的结果，目标地址处的指令类型由寄存器决定。

常见汇编代码解读

add w0, #0xa ;w0中的值加0xa（10）

CMP W0, W1 ;比较大小 == SUB W0,W0,W1 不同CMP指令不改变w0的值

str w10 [sp] ; 注: 其中[]表示取sp地址;整句的意思是将读取w10中数据并存放到栈内

std x29, x30,[sp, #-0x10] == ( sub sp, sp,#0x10 std x29,x30, [sp] )

ldp x29,x30,[sp],#0x10 == ldp x29,x30,[sp] add sp,sp,#0x10

orr

adrp x0 , 1 ;注释下面

• 1. 将1的值,左移12位 1 0000 0000 0000 == 0x1000
• 2.将PC寄存器的低12位清零0x104bee870 ==> 0x104bee000，这里的PC寄存器的值是到adrp x0 1的那里的PC寄存器里面的值
• 3.将1 和 2 的结果相加给X0 寄存器!!pc寄存器低32位清零左移1位

寄存器作用

• w0 - w7 存储函数传入的参数 如果参数超过8个会对超出的参数做入栈操作
• w0 一般会保存返回值
• x29 没有什么特殊作用
• x30 作用：保护回家的路 - ret 指令 返回x30中保存的指令地址

• CPSR 寄存器
  

  寄存器图示

• N：负数标志位。如果目标寄存器中的有符号数为负数，则N=1，否则N=0。
• Z：零标志位。如果目标寄存器中的数为0，则N=1，否则N=1。
• C：进位标志位。有以下3种情况
  1、无符号加法运算和CMN指令，如果产生进位，则C=1，否则C=0；
  2、无符号减法运算和CMP指令，如果产生借位，则C=0，否则C=1；
  3、进行移位操作的时候，C中保存最后一位移出的值。
  说明：当一条指令中同时含有算术运算指令和移位指令时，影响C的值是算术运算而不是移位操作。
• V：溢出标志位。进行有符号运算时如果发生错误，则V=1，否则V=0。

一些指令如CMN、TEQ等会无条件的刷新CPSR中的条件标志位，其他指令必须要在指令后面加上S后缀才会改变CPSR中的条件标志位。

• I：IRQ中断禁止位。I=1代表禁止IRQ中断，I=0代表允许IRQ中断。
• F：FIQ中断禁止位。F=1代表禁止FIQ中断，F=0代表允许FIQ中断。
  这里和51单片机中的中断使能位有点小差别，51中的是中断使能位，所以为1的时候应该是中断使能，即允许中断。而这里是中断禁止位，为1的时候应该是禁止中断。
• T：这一位只在ARMv4T指令集版本及以上才有效。因为ARMv4版本及以下都不支持Thumb指令集。在支持Thumb指令集的处理器中，T=0表示处于ARM状态，T=1表示处于Thumb状态。

• M[4:0]：用于控制7种模式位（用户模式（usr）、系统模式（sys）、快速中断模式（fiq）、中断模式（irq）、中止模式（abt）、未定义指令模式（und）、管理模式（svc））。
  

  模式图示

  上述的7中处理器模式中，还可分类为特权模式，异常模式。

• 特权模式：除了用户模式之外的所有模式都是特权模式。在其他模式下都可以修改模式位来切换至不同的模式，而用户模式下不允许修改模式位。特权模式下可以比用户模式访问到更多的系统资源。
• 异常模式：除了用户模式和系统模式之外的所有模式都是异常模式。