AArch64中的寄存器

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通用寄存器

其他寄存器

系统寄存器

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通用寄存器

大多数A64指令在寄存器上操作。该架构提供了31个通用寄存器。 每个寄存器可以作为64位的X寄存器（X0..X30）使用，或者作为32位的W寄存器（W0..W30）使用。这两种是查看同一个寄存器的两种不同方式。

例如，这个寄存器图示显示了W0是X0的低32位，W1是X1的低32位：

图6-1：寄存器图示

对于数据处理指令，选择X或W决定了操作的大小。使用X寄存器将得到64位的计算结果，使用W寄存器将得到32位的计算结果。

这个示例执行了一个32位整数加法：

ADD W0, W1, W2

这个示例执行了一个64位整数加法：

ADD X0, X1, X2

当写入W寄存器时，如上例所示，64位寄存器的高32位将被清零。

有一组单独的32个寄存器用于浮点和向量操作。这些寄存器是128位的，但像通用寄存器一样，可以通过几种方式访问。Bx是8位，Hx是16位，以此类推，到Qx是128位。 

图6-2：寄存器图示

你使用的寄存器名称决定了计算的大小。这个示例执行了一个32位浮点加法：

FADD S0, S1, S2

这个示例执行了一个64位浮点加法：

FADD D0, D1, D2

这些寄存器也可以被称为V寄存器。当使用V形式时，寄存器被视为一个向量。这意味着它被看作包含多个独立值，而不是单个值。这个示例执行了向量浮点加法：

FADD V0.2D, V1.2D, V2.2D

这个示例执行了向量整数加法：

ADD V0.2D, V1.2D, V2.2D

其他寄存器

以下是一些A64中你应该了解的其他寄存器：

• 零寄存器，XZR和WZR，总是读取为0并忽略写入。
• 你可以使用堆栈指针（SP）作为加载和存储的基础地址。你还可以使用堆栈指针与一组有限的数据处理指令，但它不是常规的通用寄存器。Armv8-A有多个堆栈指针，每个都与特定的异常级别相关联。当SP在指令中使用时，它指的是当前的堆栈指针。异常模型指南解释了如何选择堆栈指针。
• X30用作链接寄存器，可以称为LR。用于从异常返回的单独寄存器，ELR_ELx，在异常模型指南中有更详细的讨论。
• 程序计数器（PC）不是A64中的通用寄存器，它不能与数据处理指令一起使用。PC可以通过以下方式读取： ADR Xd, . ADR指令返回一个标签的地址，根据当前位置计算。点（.）意味着“这里”，所以显示的指令是返回它自己的地址。这等同于读取PC。一些分支指令和一些加载/存储操作，隐式地使用PC的值。

在A32和T32指令集中，PC和SP是通用寄存器。 在A64指令集中，情况并非如此。

系统寄存器

除了通用寄存器外，架构还定义了系统寄存器。系统寄存器用于配置处理器以及控制诸如内存管理单元（MMU）和异常处理等系统。

系统寄存器不能直接由数据处理或加载/存储指令使用。相反，系统寄存器的内容需要先读入一个X寄存器，进行操作，然后再写回系统寄存器。有两条专门的指令用于访问系统寄存器：

MRS Xd, <系统寄存器>

将系统寄存器读入Xd。

MSR <系统寄存器>, Xn

将Xn写入系统寄存器。

系统寄存器通过名称指定，例如SCTLR_EL1：

MRS X0, SCTLR_EL1

将SCTLR_EL1读入X0。

系统寄存器名称以_ELx结尾。_ELx指定访问寄存器所需的最低权限。例如： SCTLR_EL1 需要EL1或更高权限。 SCTLR_EL2 需要EL2或更高权限。 SCTLR_EL3 需要EL3权限。 尝试使用不足的权限访问寄存器将导致异常。

有时你会看到_EL12或_EL01。这些在虚拟化中使用。 有关更多信息，请参阅虚拟化指南。