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
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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。
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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。
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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。
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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<dest>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
- 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。
