ARMv8-A/명령어 목록

명령어 집합
CISC	AMD64^● x86^● · M68K · 68xx · Z80 · 8080 · MOS 65xx · VAX
RISC	AArch64 ARM · RISC-V^● · MIPS^● · DEC Alpha · POWER PowerPC · CELL-BE LoongArch · OpenRISC · PA-RISC · SPARC · Blackfin · SuperH · AVR32 AVR
VLIW EPIC	E2K · IA-64 · Crusoe

1. 개요

1.1. 약어 설명1.2. 표기법1.3. 명령어 인코딩1.4. 레지스터

1.4.1. 정수 레지스터1.4.2. 부동소수점/벡터 레지스터1.4.3. 특수 레지스터

2. 명령어 목록

2.1. 데이터 처리 (레지스터) 명령어2.2. 데이터 처리 (Immediate) 명령어2.3. Load/Store 명령어

2.3.1. Load register (literal)

2.4. 분기 및 제어 명령어

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1. 개요

ARMv8-A 아키텍처의 명령어 목록.

1.1. 약어 설명

Rd: destination register.
Rt: target register.
Rn/Rm:

1.2. 표기법

1.3. 명령어 인코딩

ARMv8-A ISA에서 명령어는 32-bit 길이로 인코딩되며, MIPS 및 RISC-V 등의 다른 RISC ISA에 비해 명령어 인코딩이 복잡한 편이다.

비트 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20:19 18:16 15:12 11:10 9:8 7:5 4 3:2 1:0

(op0=100x) - 1 0 0 op0 -

PC-rel op immlo 1 0 0 0 0 immhi Rd

Add/Sub(imm) sf op S 1 0 0 0 1 shift imm12 Rn Rd

Logical(imm) sf opc 1 0 0 1 0 0 N immr imms Rn Rd

Move wide(imm) sf opc 1 0 0 1 0 1 hw imm16 Rd

Bitfield sf opc 1 0 0 1 1 0 N immr imms Rn Rd

Extract sf op21 1 0 0 1 1 1 N o0 Rm imms Rn Rd

(op0=100x) op0 1 0 1 op1 -

Cond. Branch(imm) 0 1 0 1 0 1 0 o1 imm19 o0 cond

Except. gen.(imm) 1 1 0 1 0 1 0 0 opc imm16 op2 LL

System 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 L op0 op1 CRn CRm op2 Rt

Branch (reg) 1 1 0 1 0 1 1 opc op2 op3 Rn op4

Branch (imm) op 0 0 1 0 1 imm26

Comp. & Branch (imm) sf 0 1 1 0 1 0 op imm19 Rt

Test & Branch (imm) b5 0 1 1 0 1 1 op b40 imm14 Rt

(op0=x1x0) op0 - op1 1 op2 0 op3 - op4 - op5 -

1.4. 레지스터

ARMv8-A ISA에서는 정수 레지스터 31개, 부동소수점 레지스터 32개 및 SP(stack pointer), PC(program counter) 등을 정의한다.

1.4.1. 정수 레지스터

레지스터 번호는 5 bit로 인코딩되며, 0-30은 레지스터 R0-R30, 31(0b11111)은 상수 0인 ZR(zero register)를 의미한다.

32-bit: W0-W30. R0-R30의 하위 32비트에 해당한다.
64-bit: X0-X30. R0-R30의 하위 64비트에 해당한다.

1.4.2. 부동소수점/벡터 레지스터

부동소수점/벡터 레지스터는 V0-V31로 표기한다.

8-bit: B0-B31
16-bit: H0-H31
32-bit: S0-S31
64-bit: D0-D31
128-bit: Q0-Q31

1.4.3. 특수 레지스터

SP: Stack Pointer (64-bit).
PC: Program Counter (64-bit). 현재 실행되는 명령어의 주소를 가리킨다.
FPCR: Floating Pointer Control Register
FPSR: Floating Pointer Status Register
PSTATE: Processor State

조건 플래그 (NZCV)
N: Negative
Z: Zero
C: Carry
V: Overflow
예외 마스크 (DAIF)
D: Debug exception mask bit
A: SError interrupt mask bit
I: IRQ interrupt mask bit
F: FIQ interrupt mask bit

2. 명령어 목록

명령어 분류는 ARMv8-A 레퍼런스 매뉴얼을 따른다. (단, 서술 순서는 다를 수 있다.)

2.1. 데이터 처리 (레지스터) 명령어

====# 세부 인코딩 #====

2.2. 데이터 처리 (Immediate) 명령어

명령어	mnemonic	op0	op/opc	S	버전	비고
PC-rel. addressing
ADR	`ADR , <label>`	`00x`	`0`	-	8.0
ADRP	`ADRP , <label>`	`00x`	`1`	-	8.0
Add/subtract (immediate)
ADD	`ADD <Wd\|WSP>, <Wn\|WSP>, #{, <shift>}` `ADD <Xd\|WSP>, <Xn\|WSP>, #<imm>{, <shift>}`	`01x`	`0`	`0`	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
ADDS	`ADDS <Wd\|WSP>, <Wn\|WSP>, #{, <shift>}` `ADDS <Xd\|WSP>, <Xn\|WSP>, #<imm>{, <shift>}`	`01x`	`0`	`1`	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
SUB	`SUB <Wd\|WSP>, <Wn\|WSP>, #{, <shift>}` `SUB <Xd\|WSP>, <Xn\|WSP>, #<imm>{, <shift>}`	`01x`	`1`	`0`	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
SUBS	`SUBS <Wd\|WSP>, <Wn\|WSP>, #{, <shift>}` `SUBS <Xd\|WSP>, <Xn\|WSP>, #<imm>{, <shift>}`	`01x`	`1`	`1`	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
Logical (immediate)
AND	`AND <Wd\|WSP>, , #<imm>` `AND <Xd\|WSP>, <Xn>, #<imm>`	`100`	`00`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
ORR	`ORR <Wd\|WSP>, , #<imm>` `ORR <Xd\|WSP>, <Xn>, #<imm>`	`100`	`01`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
EOR	`EOR <Wd\|WSP>, , #<imm>` `EOR <Xd\|WSP>, <Xn>, #<imm>`	`100`	`10`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
ANDS	`ANDS <Wd\|WSP>, , #<imm>` `ANDS <Xd\|WSP>, <Xn>, #<imm>`	`100`	`11`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
Move wide (immediate)
MOVN	`MOVN , #<imm>{, <shift>}` `MOVN <Xd>, #<imm>{, <shift>}`	`101`	`00`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
MOVZ	`MOVZ , #<imm>{, <shift>}` `MOVZ <Xd>, #<imm>{, <shift>}`	`101`	`10`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
MOVK	`MOVK , #<imm>{, <shift>}` `MOVK <Xd>, #<imm>{, <shift>}`	`101`	`11`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
Bitfield
SBFM	`SBFM , <Wn>, #<immr>, #<imms>` `SBFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>`	`110`	`00`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
BFM	`BFM , <Wn>, #<immr>, #<imms>` `BFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>`	`110`	`01`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
UBFM	`UBFM , <Wn>, #<immr>, #<imms>` `UBFM <Xd>, <Xn>, #<immr>, #<imms>`	`110`	`10`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정
Extract
EXTR	`EXTR , <Wn>, <Wm>, #<lsb>` `EXTR <Xd>, <Xn>, <Xm>, #<lsb>`	`111`	`000`	-	8.0	sf로 32-bit/64-bit 지정

shift 값은 LSL #0(00), LSL #12(01) 2가지이며 1x는 예약된 인코딩이다.
====# 세부 인코딩 #====

비트 31 30 29 28 27:26 25 24 23 22 21 20:16 15:10 9:5 4:0

opcode - op0=100x -

(sub encoding) - 100 op0 -

PC-rel op immlo 100 00 immhi Rd

Add/Sub(imm) sf op S 100 01 shift imm12 Rn Rd

Logical(imm) sf opc 100 10 0 N immr imms Rn Rd

Move wide(imm) sf opc 100 10 1 hw imm16 Rd

Bitfield sf opc 100 11 0 N immr imms Rn Rd

Extract sf op21 100 11 1 N o0 Rm imms Rn Rd

Rd: 값을 기록할 레지스터
Rn(, Rm): 값을 읽을 레지스터
N, imms, immr: bitmask를 만드는 데 쓰이는 인자들이다. N 값은 32비트일 때(sf=0) 무시된다. imms는 bitmask 패턴의 크기 및 1의 수를 지정하는 데 사용되고, immr은 이렇게 만들어진 비트마스크를 몇 칸 회전시킬지를 지정하는 인자이다.
shift: LSL #0(00), LSL #12(01) 2가지 값을 지정 가능하며 1x는 예약된 인코딩이다.
hw: LSL 값을 16으로 나눈 값이다.

2.3. Load/Store 명령어

2.3.1. Load register (literal)

명령어	mnemonic	opc	V	비고
LDR		`00`	`0`	32-bit
LDR		`01`	`0`	64-bit
LDRSW		`10`	`0`
PRFM		`10`	`0`

====# 세부 인코딩 #====

2.4. 분기 및 제어 명령어

====# 세부 인코딩 #====