ARM 64
中包含多種暫存器,下面介紹一些常見的暫存器。
1 通用暫存器
ARM 64
包含31
個64bit
暫存器,記為X0~X30
。
每一個通用暫存器,它的低32bit
都可以被訪問,記為W0~W30
。
在這31
個通用暫存器中,有2
個暫存器比較特殊。
X29
暫存器被作為棧幀暫存器,也被稱為FP(Frame Pointer Register)
。
X30
暫存器被作為函式返回地址暫存器,也被稱為LR(Link Register)
。
下面從一個例子來看X29
暫存器與X30
暫存器的作用。
// ARMAssemble`-[ViewController viewDidLoad]:
0x104e94000 <+0>: sub sp, sp, #0x30
0x104e94004 <+4>: stp x29, x30, [sp, #0x20]
0x104e94008 <+8>: add x29, sp, #0x20
...
上面程式碼是一個VC
viewDidLoad
彙編方法的開頭部分。
程式碼第1
行將棧暫存器SP
的值減少0x30
,也就是開闢了0x30
的棧空間。
程式碼第2
行將暫存器X29
與暫存器X30
存入(sp + 0x20)
指向的地址。
程式碼第3
行將(SP + 0x20)
這個地址值寫入暫存器X29
,形成新的棧幀FP
。
從上圖可以看到新FP
儲存在暫存器X29
,而上一個棧幀FP
的值被存入到地址(SP + 0x20)
。這樣,隨著函式一層一層呼叫,棧幀也被串聯起來。
對於暫存器X30
,可以使用image lookup -a
命令檢視其儲存的地址0x1c43df260
代表的含義:
(lldb) p/x $x30
(unsigned long) 0x00000001c43df260
(lldb) image lookup -a $x30
Address: UIKitCore[0x0000000189353260] (UIKitCore.__TEXT.__text + 3665488)
Summary: UIKitCore`-[UIViewController _sendViewDidLoadWithAppearanceProxyObjectTaggingEnabled] + 84
從輸出看到,這個地址位於函式-[UIViewController _sendViewDidLoadWithAppearanceProxyObjectTaggingEnabled]
中,正是這個函式呼叫了-[UIViewController viewDidLoad]
。暫存器X30
儲存的地址0x1c43df260
正是viewDidLoad
函式返回後,要執行的指令地址:
// UIKitCore`-[UIViewController _sendViewDidLoadWithAppearanceProxyObjectTaggingEnabled]:
...
0x1c43df25c <+80>: bl 0x18a7b7e80 ; objc_msgSend$viewDidLoad
// X30 的地址指向這行程式碼
0x1c43df260 <+84>: mov x0, x19
上面程式碼第1
行呼叫函式-[UIViewController viewDidLoad]
。
程式碼第2
行就是函式-[UIViewController viewDidLoad]
返回後要執行的指令,其地址正好是0x1c43df260
。
2 SP
SP
是棧頂指標暫存器,類似Intel 64
中的RSP
暫存器。
3 PC
PC
暫存器儲存當前要執行的指令地址,類似Intel 64
中的RIP
暫存器。
// ARMAssemble`-[ViewController viewDidLoad]:
-> 0x104e94000 <+0>: sub sp, sp, #0x30
0x104e94004 <+4>: stp x29, x30, [sp, #0x20]
...
上面程式碼第1
行,正要執行0x104e94000
地址處指令,列印暫存器PC
的值,也正好是0x104e94000
:
(lldb) p/x $PC
(unsigned long) 0x0000000104e94000
4 SIMD&FP 暫存器
SIMD
是單指令多資料的縮寫(Signle Instruction,Multiple Data
),FP
代表浮點數(Float Point
)。
SIMD&FP
暫存器有32
個,記為V0~V31
,每一個暫存器都是128bit
。
當訪問SIMD&FP
暫存器的全部128bit
時,它們也可以被記為Q0~Q31
。
當訪問SIMD&FP
暫存器的低64bit
時,它們被記為D0~D31
,此時也是被當成浮點數暫存器使用。
當訪問SIMD&FP
暫存器的低32bit
時,它們被記為S0~S31
。
當訪問SIMD&FP
暫存器的低16bit
時,它們被記為H0~H31
。
當訪問SIMD&FP
暫存器的低8bit
時,它們被記為B0~B31
。
如果一條指令包含暫存器Vn
,暫存器Vn
同時儲存比如4
個32bit
資料,這樣一條指令就包含了4
個資料,也就是所謂的單指令多資料SIMD
應用場景。
在矩陣運算中,常常能看到SIMD
的應用。
5 Z 暫存器
Z
暫存器也就是標量向量暫存器(Scalable Vector Register
)。
ARM 64
中有32
個Z
暫存器,Z
暫存器最低可以有128bit
,最高有2048bit
。具體長度有處理器實現決定。
如果Z
暫存器的長度是128bit
,那麼它其實就是一個SIMD&FP
暫存器。