【ARMv8/v9 系统寄存器 4 -- ARMv8 通用寄存器详细介绍】

文章目录

    • ARMv8 通用寄存器
      • 通用寄存器
      • X30 寄存器和链接寄存器(LR)
      • 程序计数器(PC)
      • ARMv8 X30和PC之间的关系
      • 小结

ARMv8 通用寄存器

在ARMv9架构中(这也适用于ARMv8,因为ARMv9是其进化版本),有31个64位的通用目的寄存器(General Purpose Registers, GPRs),编号从x0到x30。这些寄存器用于日常的数据操作和函数参数传递。另外,还有一个程序计数器(Program Counter, PC),它不被计算在通用寄存器之中。

通用寄存器

  • x0-x30: 这些是64位的通用寄存器。当用于32位操作时,它们被引用为w0-w30,此时只操作每个寄存器的低32位,高32位的行为是未定义的。

X30 寄存器和链接寄存器(LR)

  • x30: 在ARM架构中,x30有特殊的用途,它也被称为链接寄存器(Link Register, LR)。当执行分支并链接(Branch and Link, BL)指令时,目标地址存入PC寄存器,而返回地址(即BL指令的下一条指令的地址)存入x30寄存器。这使得函数可以通过返回到x30中保存的地址来返回,通常通过ret指令实现。

程序计数器(PC)

  • PC: 程序计数器在ARM架构中是一个隐藏的寄存器,用于存储当前执行指令的地址。在大多数情况下,PC寄存器指向当前指令地址加上一个固定的偏移量(在ARMv8和ARMv9中通常是4字节,即下一条指令的地址),因为ARM指令是流水线执行的。

ARMv8 X30和PC之间的关系

  • 函数调用: 当一个函数被调用时,BL指令被用来跳转到函数的起始地址,同时将返回地址(调用点的下一条指令的地址)保存到x30中。函数执行完毕后,可以通过ret指令跳转回到x30(LR)中保存的地址,从而返回到函数调用的地方。
  • 异常和中断处理: 在处理异常和中断时,返回地址、状态寄存器和其他重要信息被自动保存到系统控制寄存器中,以便处理程序可以在处理完成后准确地返回到被中断的点。x30(LR)在这个过程中也可能被用来保存返回地址,尤其是在异常或中断处理程序中调用子函数时。

小结

在ARMv9架构中,x30(链接寄存器)和PC(程序计数器)之间的关系是核心的,特别是在函数调用和返回、以及异常处理的上下文中。x30存储调用函数或异常处理程序后应该返回的地址,而PC则随着指令的执行而递增,指向当前或下一条要执行的指令。

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