汇编(二) -- 寄存器

前言

最近准备学习汇编，而后在B站上看到叫iOS小贤的做者发的视频挺不错，打算跟着学，文章是看视频的笔记，最后有原视频连接，想看视频的能够看看经过连接查看视频。

寄存器

1. 内部部件之间由总线链接
2. 对程序员来讲，CPU中最主要部件是寄存器，能够经过改变寄存器的内容来实现对CPU的控制
3. 不一样的CPU，寄存器的个数、结构是不相同的（8086是16位结构的CPU）

通用寄存器

• ARM64拥有有31个64位的通用寄存器 x0 到 x30,这些寄存器一般用来存放通常性的数据，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. 由于64位CPU能够兼容32位.因此能够只使用64位寄存器的低32位.
  • 好比 w0 就是 x0的低32位!

  模拟器是X86架构，因此用真机测才能看到ARM62的寄存器

• 一般，CPU会先将内存中的数据存储到通用寄存器中，而后再对通用寄存器中的数据进行运算
• 假设内存中有块红色内存空间的值是3，如今想把它的值加1，并将结果存储到蓝色内存空间

• 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
• 而后让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

**注：**为何是64位寄存器，由于CPU是64位的，总线是64位的，一次通电能够传递64位的数据给CPU，也就是8个字节，这个数据CPU存在寄存器中，因此寄存器是64位的。

问： 每次计算完又开辟内存空间存放结果？
答：汇编里面不存在开辟空间，销毁空间，直接经过内存地址访问，和高级语言不同。

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在工做的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据，为一样的信息赋予了不一样的意义

• 好比 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
• 能够当作数据 0xE003008AA
• 也能够当作指令 mov x0, x8

0x102aaa928 <+0>: sub sp, sp, #0x10左边是指令地址，右边是指令。

Debug -> Debug Workflow -> View Memory 或者经过快捷键：shift+command + m 来调用内存查看界面

0x102aaa92c - 0x102aaa928 = 4，因此每一个指令战4个字节。

FF 43 00 D1就是指令sub sp, sp, #0x10的二进制表现形式。

能够在LLDB输入ni单步往下走，发现依然断点地址依然和pc寄存器同样的。

输入register write pc 0x102aaa92c改写pc寄存器，能够看到跳转到改写后地址的下一个寄存器位置。

• CPU根据什么将内存中的信息看作指令？

• CPU将pc指向的内存单元的内容看作指令
• 若是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，咱们能够经过改变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），能够用来修改大部分寄存器的值，好比
  • mov x0,#十、mov x1,#20
• 可是，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

注：#后面跟个数字，叫当即数，

bl指令 -- 练习

如今有两段代码!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

复制代码

咱们来写试试看，在xcode中建立文件，格式选择Assembly File

.text告诉编译器在text段，也就是代码段，.global表示是全局的。 在.m文件中须要加上方法声明int A();，这样编译才能经过，由于asm.s是源文件，编译的会连接到全局函数_A。

在A()打断点

输入s进入函数A

咱们能够看到x0就是a0，此时x1是50输入ni单步往下走，x1变成0

add x1, x0, #0x14是把x0加上14而后赋值给x1，这样x1就变成b4。

mov x0, x1是把x1的值赋值给x0，这样x0和x1都是b4。

接下来bl 0x102df2c00跳转到B函数。

而后一直输入ni，会发现死循环了，至于为何以后会解释。

关于CPU&寄存器的补充

寄存器

CPU除了有控制器、运算器还有寄存器。其中寄存器的做用就是进行数据的临时存储。

CPU的运算速度是很是快的，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。咱们称这一小块临时存储区域为寄存器。

对于arm64系的CPU来讲， 若是寄存器以x开头则代表的是一个64位的寄存器，若是以w开头则代表是一个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位部分并非独立存在的。

**注：**若是你改了x0寄存器，w0寄存器也会改，由于32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并非独立存在的。

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须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不少,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(由操做系统完成).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 数据地址寄存器一般用来作数据计算的临时存储、作累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的做用主要是用于在CPU指令中保存操做数，在CPU中当作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)

注意: 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中并无

**注：**之前内存使用段划分的，如今是平滑状态，从0到最后，只是文件里面分段，内存中再也不有段了。

浮点和向量寄存器

由于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
  如今的CPU支持向量运算.(向量运算在图形处理相关的领域用得很是的多)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

以上讲的都是ARM64寄存器，附上8086的寄存器

• 都是16位的
• 能够存放2个字节

参考：
寄存器
关于CPU&寄存器的补充
汇编(二)
汇编(三)