汇编寄存器(三)

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。

  • 对开发者说CPU最重要的器件是寄存器,可以通过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制
  • 不同CPU寄存器个数、结构不相同

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.

问题:

既然高速缓存这么牛x,为什么不把内存搞大点?其中有一个原因商业成本 等等

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。

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

ARM64中

  • 64位: X0-X30, XZR(零寄存器)
  • 32位: W0-W30, WZR(零寄存器)

注意:8086汇编一些特殊寄存器段寄存器 CS,DS,SS,ES这些段的基地址属于Intel CPU架构中(Intel也不在用这些段寄存器),ARM中不存在

1.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)x开头是64位寄存器,w开头是32位寄存器

  • 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.
  • 比如 w0 就是 x0的低32位!

*通常,CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中,然后再对通用寄存器中的数据进行运算

2.PC寄存器(program counter)

  • 为指令指针寄存器,它指示了CPU当前要读取指令的地址
  • 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
  • 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

其中pc是指即将执行的指令(pc就是指令 读/写等)

pc指向那里就是读那里,它读的是内存地址 (指令保存到高速缓存中)首先去高速缓存映射关系表中找,如果有就直接在高速读,如果没有把内存一堆copy到高速缓存中。

如果把pc寄存器改了下一个即将执行 可以使用 register write pc 0x21233b2

*CPU和内存交互

  • 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:sub X0,1
  • 最后将值赋值给内存空间:mov 蓝色内存空间,X0

移走后是读,读内存空间本数不改变。内存空间也可以是一个。

3.bl指令(转移跳转指令)

  • 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(#10:就是数字),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

在main中执行

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