寄存器
内部部件之间由总线连接
- 对程序员来说，CPU中最主要部件是寄存器，可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制
- 不同的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的
- CPU除了有控制器、运算器还有寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。
CPU的运算速度是非常快的，为了性能CPU在内部开辟一小块临时存储区域，并在进行运算时先将数据从内存复制到这一小块临时存储区域中，运算时就在这一小快临时存储区域内进行。我们称这一小块临时存储区域为寄存器。
对于arm64系的CPU来说， 如果寄存器以x开头则表明的是一个64位的寄存器，如果以w开头则表明是一个32位的寄存器，在系统中没有提供16位和8位的寄存器供访问和使用。其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并不是独立存在的。
高速缓存
iPhoneX上搭载的ARM处理器A11它的1级缓存的容量是64KB，2级缓存的容量8M.
CPU每执行一条指令前都需要从内存中将指令读取到CPU内并执行。而寄存器的运行速度相比内存读写要快很多,为了性能,CPU还集成了一个高速缓存存储区域.当程序在运行时，先将要执行的指令代码以及数据复制到高速缓存中去(由操作系统完成).CPU直接从高速缓存依次读取指令来执行.
数据地址寄存器
- 数据地址寄存器通常用来做数据计算的临时存储、做累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的作用主要是用于在CPU指令中保存操作数，在CPU中当做一些常规变量来使用。
ARM64中- 64位: X0-X30, XZR(零寄存器)
- 32位: W0-W30, WZR(零寄存器)
之前讲解8086汇编中有一种特殊的寄存器段寄存器:CS,DS,SS,ES四个寄存器来保存这些段的基地址,这个属于Intel架构CPU中.在ARM中并没有
浮点和向量寄存器
因为浮点数的存储以及其运算的特殊性,CPU中专门提供浮点数寄存器来处理浮点数
- 浮点寄存器 64位: D0 - D31 32位: S0 - S31
现在的CPU支持向量运算.(向量运算在图形处理相关的领域用得非常的多)为了支持向量计算系统了也提供了众多的向量寄存器. - 向量寄存器 128位:V0-V31
栈
-
栈：是一种具有特殊的访问方式的存储空间（后进先出， Last In Out Firt，LIFO）
image.png
SP和FP寄存器
- sp寄存器在任意时刻会保存我们栈顶的地址.
- fp寄存器也称为x29寄存器属于通用寄存器,但是在某些时刻我们利用它保存栈底的地址!()
注意:ARM64开始,取消32位的 LDM,STM,PUSH,POP指令! 取而代之的是ldr\ldp str\stpARM64里面 对栈的操作是16字节对齐的!!
关于内存读写指令
通用寄存器
- ARM64拥有有31个64位的通用寄存器 x0 到 x30,这些寄存器通常用来存放一般性的数据，称为通用寄存器（有时也有特定用途）
- 那么w0 到 w28 这些是32位的. 因为64位CPU可以兼容32位.所以可以只使用64位寄存器的低32位.
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比如 w0 就是 x0的低32位!
image.png - ARM64拥有有31个64位的通用寄存器 x0 到 x30,这些寄存器通常用来存放一般性的数据，称为通用寄存器（有时也有特定用途）
-
假设内存中有块红色内存空间的值是3，现在想把它的值加1，并将结果存储到蓝色内存空间
image.png
* CPU首先会将红色内存空间的值放到X0寄存器中：mov X0,红色内存空间
* 然后让X0寄存器与1相加：add X0,1
* 最后将值赋值给内存空间：mov 蓝色内存空间,X0
pc寄存器
- 为指令指针寄存器，它指示了CPU当前要读取指令的地址（指向马上要执行的代码地址）
- 在内存或者磁盘上，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息
- CPU在工作的时候把有的信息看做指令，有的信息看做数据，为同样的信息赋予了不同的意义
* 比如 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
* 可以当做数据 0xE003008AA
* 也可以当做指令 mov x0, x8 - CPU根据什么将内存中的信息看做指令？
* CPU将pc指向的内存单元的内容看做指令
* 如果内存中的某段内容曾被CPU执行过，那么它所在的内存单元必然被pc指向过
bl指令
- CPU从何处执行指令是由pc中的内容决定的，我们可以通过改变pc的内容来控制CPU执行目标指令
- ARM64提供了一个mov指令（传送指令），可以用来修改大部分寄存器的值，比如
- mov x0,#10、mov x1,#20
- 但是，mov指令不能用于设置pc的值，ARM64没有提供这样的功能
- ARM64提供了另外的指令来修改PC的值，这些指令统称为转移指令，最简单的是bl指令
bl指令 -- 练习
现在有两段代码!假设程序先执行A,请写出指令执行顺序.最终寄存器x0的值是多少?
_A:
mov x0,#0xa0
mov x1,#0x00
add x1, x0, #0x14
mov x0,x1
bl _B
mov x0,#0x0
ret
_B:
add x0, x0, #0x10
ret
关于内存读写指令
注意:读/写 数据是都是往高地址读/写
#######str(store register)指令
将数据从寄存器中读出来,存到内存中.
#######ldr(load register)指令
将数据从内存中读出来,存到寄存器中
此ldr 和 str 的变种ldp 和 stp 还可以操作2个寄存器.
#######内存分区域
- 代码区 特点: 可读可写可执行
- 栈区域 放参数和局部变量
- 堆区域 动态申请 可读可写
- 全局: 可读可写
- 常量区: 只读!
堆栈操作练习
使用32个字节空间作为这段程序的栈空间,然后利用栈将x0和x1的值进行交换.
sub sp, sp, #0x20 ;拉伸栈空间32个字节
stp x0, x1, [sp, #0x10] ;sp往上加16个字节,存放x0 和 x1
ldp x1, x0, [sp, #0x10] ;将sp偏移16个字节的值取出来,放入x1 和 x0
bl和ret指令
bl标号
- 将下一条指令的地址放入lr(x30)寄存器
- 转到标号处执行指令
ret
- 默认使用lr(x30)寄存器的值,通过底层指令提示CPU此处作为下条指令地址!
ARM64平台的特色指令,它面向硬件做了优化处理的
x30寄存器
x30寄存器存放的是函数的返回地址.当ret指令执行时刻,会寻找x30寄存器保存的地址值!
注意:在函数嵌套调用的时候.需要讲x30入栈!
函数的参数和返回值
ARM64下,函数的参数是存放在X0到X7(W0到W7)这8个寄存器里面的.如果超过8个参数,就会入栈.
函数的返回值是放在X0 寄存器里面的.
函数的局部变量
函数的局部变量放在栈里面!
备注：
例如：1002e8d10
adrp x0, 1
- 将1的值,左移12位 1 0000 0000 0000 == 0x1000
2.将PC寄存器的低12位清零 0x1002e6874 ==> 0x1002e6000
3.将将1 和 2 的结果相加 给 X0 寄存器!!
