【ARM64 常见汇编指令学习 13 -- ARM 汇编 ORG 伪指令学习】

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    • ARM ORG 指令介绍
      • UEFI 中对 ORG 指令的使用

ARM ORG 指令介绍

在ARM汇编中，"org"是一个汇编器伪指令，用于设置下一条指令的装入地址。"org"后面跟着的是一个表达式，这个表达式的值就是下一条指令的装入地址。如果不用org规定则汇编得到的目标程序将从0x0000开始。两个org伪指令之间，除了指令代码，若有自由空间，则用0填充。

org 指令本身并不能决定程序将要加载到内存的什么位置，它只是告诉编译器，我的程序在编译好后需要加载到 xxx 地址，所以请你在链接时调整好数据访问时的地址，就是为程序中所有的引用地址增加一个段内偏移值。

例如：

.org 0x1000 mov r0, #10

上述代码中，“.org 0x1000” 设置了下一条指令（“mov r0, #10”）的装入地址为0x1000。也就是说，当这个汇编文件被链接并加载到内存中时，"mov r0, #10"这条指令的地址将会是0x1000。org 指令是链接时使用的，不是汇编那一步使用的。即不是cpu的一条指令，而是给编译器看的伪指令。

另外，“.org"通常只在裸机或者特殊的系统编程中使用，比如在写引导加载程序或者操作系统内核的时候。在普通的应用程序开发中，一般不需要使用”.org"，因为链接器和加载器会自动处理指令的装入地址。

UEFI 中对 ORG 指令的使用

我们可以在文件 ArmPkg/Include/Chipset/AArch64.h 中看到 org 指令的使用：

#define VECTOR_ENTRY(tbl, off)    \.org off#define VECTOR_END(tbl)           \.org 0x800;                     \.previous

从上面的实现可以看到 VECTOR_ENTRY 的作用是将其后面的内容放到 off 地址开始的地方，只需要关注其第2个参数。VECTRO_END的作用是将其后面的内容放到 0x800(2k)后。

我们知道 VECTRO_ENTRY 是在中断向量表中用到的宏，那我们先看下 ARMv8 UEFI 对于中断向量表是如何定义的呢？
见：edk2/ArmPkg/Library/ArmExceptionLib/AArch64/ExceptionSupport.S。

ARMv8有4个异常级别，每一个异常级别对应一个 VBAR(Vector Base Address Register) 寄存器，用来指向异常向量表的基地址，每一个异常向量表的大小为128个字节，也即可以存放32条指令；同时每一个异常向量表会分为 4 组，每一组包含4 种异常。

//
// Current EL with SP0 : 0x0 - 0x180
//
VECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SP0_SYNC)
ASM_PFX(SynchronousExceptionSP0):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SYNCHRONOUS_EXCEPTIONSVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SP0_IRQ)
ASM_PFX(IrqSP0):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_IRQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SP0_FIQ)
ASM_PFX(FiqSP0):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_FIQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SP0_SERR)
ASM_PFX(SErrorSP0):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SERROR//
// Current EL with SPx: 0x200 - 0x380
//
VECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SPX_SYNC)
ASM_PFX(SynchronousExceptionSPx):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SYNCHRONOUS_EXCEPTIONS, SP0VECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SPX_IRQ)
ASM_PFX(IrqSPx):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_IRQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SPX_FIQ)
ASM_PFX(FiqSPx):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_FIQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_CUR_SPX_SERR)
ASM_PFX(SErrorSPx):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SERROR
//
// Lower EL using AArch64 : 0x400 - 0x580
//
VECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A64_SYNC)
ASM_PFX(SynchronousExceptionA64):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SYNCHRONOUS_EXCEPTIONSVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A64_IRQ)
ASM_PFX(IrqA64):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_IRQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A64_FIQ)
ASM_PFX(FiqA64):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_FIQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A64_SERR)
ASM_PFX(SErrorA64):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SERROR//
// Lower EL using AArch32 : 0x600 - 0x780
//
VECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A32_SYNC)
ASM_PFX(SynchronousExceptionA32):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SYNCHRONOUS_EXCEPTIONSVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A32_IRQ)
ASM_PFX(IrqA32):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_IRQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A32_FIQ)
ASM_PFX(FiqA32):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_FIQVECTOR_ENTRY(ExceptionHandlersStart, ARM_VECTOR_LOW_A32_SERR)
ASM_PFX(SErrorA32):ExceptionEntry  EXCEPT_AARCH64_SERRORVECTOR_END(ExceptionHandlersStart)

上表中 VECTOR_ENTRY 第二个参数即为异常类型，对应的宏定义如下：

// Vector table offset definitions
#define ARM_VECTOR_CUR_SP0_SYNC  0x000
#define ARM_VECTOR_CUR_SP0_IRQ   0x080
#define ARM_VECTOR_CUR_SP0_FIQ   0x100
#define ARM_VECTOR_CUR_SP0_SERR  0x180#define ARM_VECTOR_CUR_SPX_SYNC  0x200
#define ARM_VECTOR_CUR_SPX_IRQ   0x280
#define ARM_VECTOR_CUR_SPX_FIQ   0x300
#define ARM_VECTOR_CUR_SPX_SERR  0x380#define ARM_VECTOR_LOW_A64_SYNC  0x400
#define ARM_VECTOR_LOW_A64_IRQ   0x480
#define ARM_VECTOR_LOW_A64_FIQ   0x500
#define ARM_VECTOR_LOW_A64_SERR  0x580#define ARM_VECTOR_LOW_A32_SYNC  0x600
#define ARM_VECTOR_LOW_A32_IRQ   0x680
#define ARM_VECTOR_LOW_A32_FIQ   0x700
#define ARM_VECTOR_LOW_A32_SERR  0x780

上面的宏定义正好和ARMv8 异常类型偏移对应一致：
在这里插入图片描述

上面只是配置中断类型的偏移底子，但是偏移地址是基于中断向量表的开始地址偏移的，那么中断向量表的开始地址在哪呢？
见：edk2/ArmPkg/Library/ArmExceptionLib/AArch64/ExceptionSupport.S

//
// There are two methods for installing AArch64 exception vectors:
//  1. Install a copy of the vectors to a location specified by a PCD
//  2. Write VBAR directly, requiring that vectors have proper alignment (2K)
// The conditional below adjusts the alignment requirement based on which
// exception vector initialization method is used.
//#if defined(ARM_RELOCATE_VECTORS)
GCC_ASM_EXPORT(ExceptionHandlersStart)
ASM_PFX(ExceptionHandlersStart):
#else
VECTOR_BASE(ExceptionHandlersStart)
#endif

这里我们主要看下 VECTOR_BASE：

#define VECTOR_BASE(tbl)          \.section .text.##tbl##,"ax";    \.align 11;                      \.org 0x0;                       \GCC_ASM_EXPORT(tbl);            \ASM_PFX(tbl):                   \

从上面可以看到 .org 0 也即中断向量表的地址在text 段 内偏移为 0 。那么实际的物理地址还需要看链接脚本是如何配置的。

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