ARMv8 指令
编程模型
ARMv8 架构下的编程模型
AArch64 架构的寄存器组划分为通用寄存器、特殊寄存器和向量寄存器，具体如下：
寄存器类型
数量
关键寄存器
用途
通用寄存器（64位）
31个
X0-X7
函数参数/返回值（前8个参数）
X19-X28
非临时寄存器（被调用者保存）
X29 (FP)
帧指针（栈帧基地址）
X30 (LR)
链接寄存器（函数返回地址）
SP
栈指针（16字节对齐）
特殊寄存器
-
PSTATE
程序状态寄存器（N/Z/C/V标志位、异常级别）
PC
程序计数器（下一条指令地址）
NEON向量寄存器
32个
V0-V31 (128位)
SIMD/浮点运算（多媒体、科学计算加速）
示例：函数调用时的寄存器使用
// 调用 func(a, b, c)，参数通过 X0-X2 传递
mov x0, #1 // a = 1
mov x1, #2 // b = 2
mov x2, #3 // c = 3
bl func // 结果存于 X0指令集
操作码和操作数：
操作码：直接对应硬件电路的控制型号
操作数：操作码作用的对象，操作谁，结果放哪。
ARM 操作码固定为 32 bit，后面的操作数的类型和数量根据操作码确定。
一些常见的指令
一、数据处理指令（算术/逻辑运算）
指令
功能描述
示例
说明
ADD Xd, Xn, Xm
寄存器加法
ADD X0, X1, X2
X0 = X1 + X2（64位运算）
ADD Xd, Xn, #imm12
立即数加法
ADD X3, X4, #0x20
X3 = X4 + 32（12位立即数，0~4095）
SUB Xd, Xn, Xm
寄存器减法
SUB W5, W6, W7
W5 = W6 - W7（32位运算，W=32位寄存器）
AND Xd, Xn, Xm
按位与（掩码操作）
AND X0, X0, #0xFF
X0 保留低8位，其余位清0
ORR Xd, Xn, #imm12
按位或（置位操作）
ORR X1, X1, #(1<<5)
X1 的第5位置1（立即数支持移位编码）
EOR Xd, Xn, Xm
按位异或（翻转位）
EOR X2, X2, X3
X2 与 X3 异或，结果存 X2
LSL Xd, Xn, #shift
逻辑左移
LSL X4, X4, #2
X4 = X4 << 2（左移2位，低位补0）
CMP Xn, Xm
比较（更新标志位，不存结果）
CMP X0, #10; B.GT loop
若 X0 > 10，跳转到 loop 标签
二、加载/存储指令（内存数据传输）
指令
功能描述
示例
说明
LDR Xd, [Xn, #imm9]
基址+偏移加载（正数偏移）
LDR X0, [X1, #8]
X0 = 内存[X1 + 8]（8字节对齐访问）
LDUR Xd, [Xn, #-imm9]
基址+负偏移加载
LDUR X2, [SP, #-16]
X2 = 内存[SP - 16]（栈空间读取）
STR Xd, [Xn, #imm9]
基址+偏移存储
STR X3, [X4, #0x10]
内存[X4 + 16] = X3
STP Xn, Xm, [SP, #-imm]!
栈上存储两个寄存器（压栈）
STP X29, X30, [SP, #-16]!
压入 X29（FP）和 X30（LR），SP -=16
LDP Xn, Xm, [SP], #imm
栈上加载两个寄存器（弹栈）
LDP X29, X30, [SP], #16
弹出 X29/X30，SP +=16
MOV Xd, #imm16
加载小立即数（16位内）
MOV X0, #0x1234
X0 = 0x1234（立即数超出16位需用 MOVZ）
ADRP Xd, label
加载标签页地址（大地址拆分）
ADRP X0, data; ADD X0, X0, :lo12:data
两步加载 data 全局变量地址（64位地址）
三、控制流指令（程序跳转与函数调用）
指令
功能描述
示例
说明
B label
无条件跳转
B main
跳转到 main 标签处执行
B.cond label
条件跳转（依赖标志位）
CMP X0, #0; B.EQ exit
若 X0 == 0，跳转到 exit（EQ=等于）
BL func
带返回地址的跳转（函数调用）
BL printf
调用 printf，返回地址存入 X30（LR）
RET
函数返回
RET
等价于 BR X30（跳转到 LR 保存的地址）
BR Xn
寄存器间接跳转
BR X1
跳转到 X1 存储的地址（动态跳转）
CBZ Xn, label
比较并为零跳转（简化 CMP + B.EQ）
CBZ X0, error
若 X0 == 0，跳转到 error
CBNZ Xn, label
比较并非零跳转
CBNZ X2, loop
若 X2 != 0，跳转到 loop
四、栈操作与寄存器管理（遵循ARM64 ABI）
场景
示例代码
说明
函数栈帧创建
asm sub sp, sp, #32 // 分配32字节栈空间 stp x29, x30, [sp, #16] // 保存FP和LR mov x29, sp // 更新FP指向栈顶
符合ARM64 ABI规范，栈帧需16字节对齐
函数参数传递
asm mov x0, #1 // 第1个参数：1 mov x1, #2 // 第2个参数：2 bl add_func // 调用 add_func(1,2)
前8个参数通过 X0-X7 传递，结果存 X0
临时寄存器保护
asm str x19, [sp, #8] // 保存非临时寄存器X19（被调用者负责） ... ldr x19, [sp, #8] // 恢复X19
X19-X28 为非临时寄存器，需压栈保护
五、系统指令与异常处理
指令
功能描述
示例
说明
SVC #imm
触发系统调用（用户态→内核态）
SVC #0
陷入内核态，调用系统调用号0（如 exit）
MSR SPSel, #1
切换栈指针（EL0→EL1）
MSR SPSel, #1
从用户栈（SP_EL0）切换到内核栈（SP_EL1）
MRS Xd, NZCV
读取状态寄存器标志位
MRS X0, NZCV
X0 获取 PSTATE 中的 N/Z/C/V 标志位
ERET
异常返回
ERET
从异常处理返回，恢复 ELR_EL1 和 SPSR_EL1
六、NEON向量指令（SIMD加速）
指令
功能描述
示例
说明
ADD Vd.4S, Vn.4S, Vm.4S
4个32位整数并行加法
ADD V0.4S, V1.4S, V2.4S
V0[0-3] = V1[0-3] + V2[0-3]（SIMD加速）
LD1 {Vd.8B}, [Xn]
加载8个字节到向量寄存器
LD1 {V3.8B}, [X0]
从 X0 地址加载8字节，存入 V3 的8个字节通道
ST1 {Vd.16B}, [Xn]!
存储16字节到内存（后更新地址）
ST1 {V4.16B}, [X1]!
将 V4 的16字节存入 X1，X1 +=16
指令记忆要点
操作数顺序：目标寄存器在前（
Xd = Xn op Xm），如ADD X0, X1, X2；立即数前缀：立即数用
#标识（如#0x10），寄存器不加前缀；位宽区分：
X开头为64位寄存器（X0-X30），W开头为32位（W0-W30）；内存访问：方括号
[]表示内存地址（如[X0]为X0指向的内存数据）。
可根据具体场景（如数据运算、内存操作、函数调用）选择对应指令类别，结合寄存器使用规则（ABI规范）编写正确的汇编代码。
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