PowerPC汇编指令集简析

在了解PowerPC汇编指令前,需要先看下编程所用的寄存器模型,PowerPC系统结构为大多数运算指令都定义了Register-Register的操作,这些操作的源操作数从寄存器取得,或作为嵌入指令操作码中的立即数提供。这里的e300核可分为用户编程模型和管理员编程模型,该模型有32个GPR、32个FPR、特殊目的寄存器SPR和一些功能寄存器,下图为二者的示意图:

PowerPC汇编指令集简析

PowerPC汇编指令集简析

上面这些寄存器可能不太好理解,因为名字和Intel汇编不一样,其实,可以这样理解,GPR就相当于EAX/EBX/ECX,而CTR则完全就是ECX的功能,是吧?区别就是没有堆栈而已咯。CR被分为8段,每段4位,分别代表LT、GT、EQ和SO(小于、大于、等于和溢出);LR用于记录跳转地址;特殊寄存器XER用于记录溢出和进位标志;FPSCR用于记录浮点运算类型和异常等。

再看下指令集,大部分的CPU指令集可分为:数据读写、数值计算、流程控制和设备管理四个部分,由于PowerPC使用RISC,指令字长为32bit,Endian一般是可调的,默认为大端,另外,PowerPC没有栈,所以程序需要自己实现相关操作。首先为运算和逻辑指令,列举如下:

PowerPC汇编指令集简析

它们与通用寄存器有关,源数据来自GPR 或16 位立即数,目的是GPR 寄存器,操作为32 位,GPR 中存放32 位更新数据。大多数指令都可以根据字面意思理解其作用,注意还有一个“cntlzw”指令,意为计算字中的第一个0,用于在一个字中找到1时将一个指令中的0的数量找出,它在决定例外寄存器中最高优先服务时有用。

下面是数据读写指令,它们对数据在存储器中核通用寄存器中的传送很有用,若数据小于传送长度(单字,半字或字节),指令会使数据变位为32位,将不同位填0或符号扩展。指令列举如下:

PowerPC汇编指令集简析

这里需要注意的是上面列举的lbz和lhz两个指令并不完全等同于mov al,[ebx]和mov ax,[ebx+10]这两个,因为前面两个是将字节和半字加载到r3时还清空了高位,而后两条指令只是加载数据到eax,并不会清空高位。

另外,还有两个指令sthbrw和stwbrx,对PowerPC存取小端格式数据很有用,它们允许存取这样的数据,若数据以小端顺序进入总线,就把它存为大端顺序。

好了,现在来详细看下赋值指令,下面是最常见的赋值代码:

lis    r3,0x1234

addi r3,r3,0x5678

这段代码的含义是将0x12345678加载到寄存器r3中。因为在RISC下,PowerPC的每条指令都是32bit,除去指令和寄存器参数编码,只剩下16bit的长度描述立即数,如立即数加载指令li:

这样立即数SIMM只有16位,所以需要两次加载,使用lis(立即数载入并左移)和addi(立即数加法)两条指令完成。

再看下PowerPC不同的子程序调用:

func:       /* 子程序入口 */       blr     /* 返回(跳转到lr地址) */   start:             bl func   /* 调用func(跳转并保存地址到lr) */       li r1,1   /* 设置r1、r3 */       li r3,1         sc        /* 系统调用,结束程序 */  

这里的调用由PowerPC使用lr寄存器完成,在bl指令跳转前,下一条指令li r1,1的地址会被保存在lr,而执行的func中的blr时,系统会跳到lr表示的地址,完成返回。

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