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2021年12月22日 | ARMv8-A笔记三 ARMv8的寄存器
2021-12-22 来源：eefocus
一 通用寄存器
AArch64执行状态有31个64位的通用寄存器，这些寄存器在所有ELn中均可使用，命名为X0-X30:
每个AArch64 64位通用寄存器X0-X30都有一个对应的32位寄存器，Wn寄存器是Xn寄存器的底32位：
读Wn寄存器时会保持Xn寄存器的高32位不变，如果写W寄存器时，会将X寄存器的高32位设为0
二 AArch64 特殊寄存器
除了以上31个通用寄存器外，还有几个特殊寄存器：
注意：没有叫做X31/W31的寄存器，一些指令会将31号寄存器编译为zero 寄存器WZR/XZR,极少情况下会将31号指为栈指针SP
特殊寄存器命令如下，注意AArch64下的SP没有前缀：
zero register
写操作被忽略，读操作都返回0
SP/WSP
当前栈指针
PC program counter
ARMv7指令集使用通用寄存器R15作为PC，直接操作PC可以做一些机智的编程操作，但是ARMv8不能直接进入PC，这使返回更好预测，并且使ABI规范更加简单。
ELR / SPSR
当armV8执行在AArch64，每个ELn异常返回状态取决于ELR和SPSR
ELR exception link register 保存exception返回地址
SPSR saved processor state register 执行exception前保存当前的processor state, 执行exception完返回时restore
在ARMv8中，如果异常发生在EL1,就使用SPSR_EL1,如果发生在EL2, 使用SPSR_EL2，如果发生在EL3, SPSR_EL3使用
ELR 和SPSR时成对的，其和对应的ELn相关
SP 每个 exception level 都有对应的 SP：
大多数指令不会涉及SP寄存器，但是一些术指令会操作SP，比如：
ADD SP, SP, #0x10 // adjust SP to be 0x10 bytes before its current value
三 processor state
AArch64中没有像ARMv7中的CPSR，但有一个类似的PSTATE.
当执行指令ERET从一个异常返回时，会将SPSR_ELn拷贝到PSTATE。
四 system register 系统寄存器
在AArch64中，控制system configuration是通过 system register的，使用MSR 和 MRS指令进入system register。
相比于ARMv7中，ARMv7使用CP15协处理器进入这些寄存器
这些寄存器的名字告诉了你最低的可以访问的异常级别，比如：
TTBR0_EL1, 可以被EL1 EL2 EL3访问
TTBR0_EL2, 可以被EL2 EL3访问
几乎没有system register可以从EL0访问，但是 cache type register CTR_EL0是个例外
代码通过如下方式进入system register ：
MRS x0, TTBR0_EL1 // move TTBR0_EL1 into x0
MSR TTBR0_EL1, x0 //move x0 into TTBR0_EL1
ARMv8之前的版本使用协处理器来做system configuration，但是AArch64不支持协处理器
system registers 具体有哪些寄存器，请看4.3章
比如system registers 中的系统控制寄存器SCTLR：SCTLR_ELn
五 大小端
六 改变执行状态
笔记二中描述AArch64和AArch32直接的转换是从ELn角度，这里从寄存器角度
当一个运行AArch32的exception level进入到运行AArch64的exception level时：
对于运行AArch32的较低exception level可以访问的高32位寄存器值是未知的
AArch32执行时不能进入的寄存器值依然保留其执行AArch32前的值
EL2处于AArch32状态，异常进入EL3时, ELR_EL2寄存器的高32位未知
在AArch32状态下的寄存器：
v8向后兼容，ARMv7有16个32位通用寄存器R0-R15, R15作为PC, 软件也可以访问CPSR, 发生异常时将CPSR的值可以保存到SPSR
ARMv7寄存器如下：
AArch64有31个在任何时间任何exception level都可以访问的64位寄存器， 所以在AArch64和AArch32之间转换时，AArch64的寄存器要映射到AArch32下的寄存器：
七 NEON和浮点寄存器
armV8有32个 128bit的浮点寄存器 V0-V31. 这32个寄存器用来处理标量浮点预算和NEON指令指令
史海拾趣
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