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)。
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。
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