分类： 嵌入式
2014-03-11 16:33:03
PowerPC 处理器有 32 个（32 位或 64 位）GPR（通用寄存器）以及诸如 PC（程序计数器，也称为 IAR／指令地址寄存器或 NIP／下一指令指针）、LR（链接寄存器）、CR（条件寄存器）等各种其它寄存器。有些 PowerPC CPU 还有 32 个 64 位 FPR（浮点寄存器）。MPC555使用的PowerPC CPU是带有FPR的。一些常用寄存器介绍如下：
通用寄存器的用途：
r0 在函数开始（function prologs）时使用。
r1 堆栈指针，相当于ia32架构中的esp寄存器，idapro把这个寄存器反汇编标识为sp。
r2 内容表（toc）指针，idapro把这个寄存器反汇编标识为rtoc。系统调用时，它包含系统调用号（这个好像跟系统有关吧）。
r3 作为第一个参数和返回值。
r4-r10 函数或系统调用开始的参数。
r11 用在指针的调用和当作一些语言的环境指针。
r12 它用在异常处理和glink（动态连接器）代码。
r13 保留作为系统线程ID。
r14-r31 作为本地变量，非易失性。
专用寄存器的用途：
lr 链接寄存器，它用来存放函数调用结束处的返回地址。
ctr 计数寄存器，它用来当作循环计数器，会随特定转移操作而递减。
xer 定点异常寄存器，存放整数运算操作的进位以及溢出信息。
msr 机器状态寄存器，用来配置微处理器的设定。
cr 条件寄存器，它分成8个4位字段，cr0-cr7，它反映了某个算法操作的结果并且提供条件分支的机制。
寄存器r1、r14-r31是非易失性的，这意味着它们的值在函数调用过程保持不变。寄存器r2也算非易失性，但是只有在调用函数在调用后必须恢复它的值时才被处理。
寄存器r0、r3-r12和特殊寄存器lr、ctr、xer、fpscr是易失性的，它们的值在函数调用过程中会发生变化。此外寄存器r0、r2、r11和r12可能会被交叉模块调用改变，所以函数在调用的时候不能采用它们的值。
条件代码寄存器字段cr0、cr1、cr5、cr6和cr7是易失性的。cr2、cr3和cr4是非易失性的，函数如果要改变它们必须保存并恢复这些字段。
在 AIX上，svca指令（sc是PowerPC的助记符）用来表示系统调用，r2寄存器指 定系统调用号，r3-r10寄存器是给该系统调用的参数。在执行系统调用指令之前有两个额外的先决条件：LR寄存器必须保存返回系统调用地址的值并且在系 统调用前执行crorc cr6, cr6, cr6指令（？）。
异常处理器
整数异常寄存器XER是一个特殊功能寄存器，它包括一些对增加计算精度有用的信息和出错信息。XER的格式如下：
SO为总体溢出标志：一旦有溢出位OV置位，SO就会置位。
OV为溢出标志：当发生溢出时置位，否则清零；在作乘法或除法运算时，如果结果超过寄存器的表达范围，则溢出置位。
CA为进位标志：当最高位产生进位时，置位，否则清零；扩展精度指令（后述）可以用CA作为操作符参与运算。
存储/加载指令
1 整数存储指令
整数存储指令如表2所示。
表2 整数存储指令
|
名称 |
助记符 |
语法格式 |
|
字节存储（偏移地址寻址） |
stb |
rS, d(rA) |
|
字节存储（寄存器寻址） |
stbx |
rS, rA, rB |
|
记录有效地址的字节存储（偏移地址寻址） |
stbu |
rS, d(rA) |
|
记录有效地址的字节存储（寄存器寻址） |
stbux |
rS, rA, rB |
|
半字存储（偏移地址寻址） |
sth |
rS, d(rA) |
|
半字存储（寄存器寻址） |
sthx |
rS, rA, rB |
|
记录有效地址的半字存储（偏移地址寻址） |
sthu |
rS, d(rA) |
|
记录有效地址的半字存储（寄存器寻址） |
sthux |
rS, rA, rB |
|
字存储（偏移地址寻址） |
stw |
rS, d(rA) |
|
字存储（寄存器寻址） |
stwx |
rS, rA, rB |
|
记录有效地址的字存储（偏移地址寻址） |
stwu |
rS, d(rA) |
|
记录有效地址的字存储（寄存器寻址） |
stwux |
rS, rA, rB |
（1） 字节存储指令stb（偏移地址寻址）
stb rS，d（rA）
有效地址为rA的内容加d，rS的低8位内容存储到有效地址为EA的存储器中。
（2） 字节存储指令stbx（寄存器寻址）
stbx rS，rA，rB
有效地址为rA的内容加上rB的内容，rS的低8位内容存储到有效地址为EA的存储器中。
（3） 记录有效地址的字节存储指令stbu（偏移地址寻址）
stub rS，d（rA）
有效地址EA＝（rA）＋d，rS的低8位内容存储到有效地址为EA的存储器中。rA＝EA，如果rA＝0，则指令无效。
（4） 记录有效地址的字节存储指令stbux（寄存器寻址）
stbux rS，rA，rB
有效地址EA＝（rA）＋（rB），rS的低8位内容存储到有效地址为EA的存储器中，rA＝EA，如果rA＝0，则指令无效。
（5） 半字存储指令sth（偏移地址寻址）
sth rS，d（rA）
有效地址EA＝（rA）＋d，rS的低16位内容存储到有效地址为EA的存储器中。
（6） 记录有效地址的半字存储指令sthu（偏移地址寻址）
sthu rS，d（rA）
有效地址EA＝（rA）＋d，rS的低16位内容存储到有效地址为EA的存储器中。rA＝EA，如果rA＝0，则指令无效。
（7） 字存储指令stw（偏移地址寻址）
stw rS，d（rA）
有效地址EA＝（rA）＋d，rS的32位内容存储到有效地址为EA的存储器中。
（8） 记录有效地址的字存储指令stwu（偏移地址寻址）
stwu rS，d（rA）
有效地址EA＝（rA）＋d，rS的32位内容存储到有效地址为EA的存储器中，rA＝EA，如果rA＝0，则指令无效。
（9） 记录有效地址的字存储指令stwux（寄存器寻址）
stwux rS，rA，rB
有效地址EA＝（rA）＋（rB），rS的32位内容存储到有效地址为EA的存储器中。rA＝EA，如果rA＝0，则指令无效。
（10）字存储指令stwx（寄存器寻址）
stwx rS，rA，rB
有效地址EA＝（rA）＋（rB），rS的32位内容存储到有效地址为EA的存储器中。
2、整数加载指令
整数加载指令如表3所示。
|
名称 |
助记符 |
语法格式 |
|
高位清零加载字节指令（偏移地址寻址） |
lbz |
rD, d(rA) |
|
高位清零的加载字节指令（寄存器寻址） |
lbzx |
rD, rA, rB |
|
高位清零的加载字节并记录有效地址指令（偏移地址寻址） |
lbzu |
rD, d(rA) |
|
高位清零的加载字节并记录有效地址指令（寄存器寻址） |
lbzux |
rD, rA, rB |
|
高位清零的加载半字指令（偏移地址寻址） |
lhz |
rD, d(rA) |
|
高位清零的加载半字指令（寄存器寻址） |
lhzx |
rD, rA, rB |
|
高位清零的加载半字并记录有效地址指令（偏移地址寻址） |
lhzu |
rD, d(rA) |
|
高位清零的加载半字并记录有效地址指令（寄存器寻址） |
lhzux |
rD, rA, rB |
|
加载半字指令（偏移地址寻址） |
lha |
rD, d(rA) |
|
加载半字指令（寄存器寻址） |
lhax |
rD, rA, rB |
|
加载半字并记录有效地址指令（偏移地址寻址） |
lhau |
rD, d(rA) |
|
加载半字并记录有效地址指令（寄存器寻址） |
lhaux |
rD, rA, rB |
|
加载字指令（偏移地址寻址） |
lwz |
rD, d(rA) |
|
加载字指令（寄存器寻址） |
lwzx |
rD, rA, rB |
|
加载字并记录有效地址指令（偏移地址寻址） |
lwzu |
rD, d(rA) |
|
加载字并记录有效地址指令（寄存器寻址） |
lwzux |
rD, rA, rB |
（1） lbz rD, d(rA) ；EA＝（rA|0）＋d。从存储器读取EA地址的内容，并加载低8位到rD，rD的其他位清0。不影响其他寄存器。
（2） lbzu rD, d(rA) ；EA＝（rA）＋d。从存储器读取EA地址一个字节的内容，并加载低8位到rD，rD的其他各位清零，有效地址EA存放在rA中。
（3） lbzux rD，rA，rB ；EA＝（rA）＋（rB）。从存储器读取EA地址一个字节的内容，并加载低8位到rD，rD的其他各位清零，EA存放在rA中。如果rA＝0或者rA＝rD，则指令无效。
（4） lbzx rD，rA，rB ；EA＝（rA|0）＋（rB）。从存储器读取EA地址一个字节的内容，并加载低8位到rD，rD的其他各位清0。
（5） lha rD, d(rA) ；EA＝（rA|0）＋d。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD的其他位填充最高位的值。
（6） lhax rD，rA，rB ；EA＝（rA）＋（rB）。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD的其他位填充最高位的值。
（7） lhau rD, d(rA) ；EA＝（rA）＋d。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD的其他位填充最高位的值。EA存放在rA中，如果rA＝0或者rA＝rD，则指令格式无效。
（8） lhaux rD，rA，rB ；EA＝（rA）＋（rB）。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD的其他位填充最高位的值。EA存放在rA中，如果rA＝0或者rA＝rD，则指令格式无效。
（9） lhz rD, d(rA) ；EA＝（rA|0）＋d。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD的其他位清零。
（10）lhzu rD, d(rA) ；EA＝（rA|0）＋d。从存储器EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位。rD其他位清零。EA存入rA，如果rA＝0或者rA＝rD，则指令格式无效。
（11）lhzux rD，rA，rB ；EA＝（rA）＋（rB）。从存储器EA处读取两个字节的数，加载到rD的低16位，rD其他位清零。EA存入rA，如果rA＝0或者rA＝rD，则指令格式无效。
（12）lhzx rD，rA，rB ；EA＝（rA|0）＋（rB），从EA处读取两个字节的数，并加载到rD的低16位，将rD的其他位清零。
（13）lwz rD，d（rA） ；EA＝（rA|0）＋d，从EA处读取4个字节的数，并加载到rD。
（14）lwzu rD，d（rA） ；EA＝（rA）＋d，从EA处读取4个字节的数，并加载到rD。rA＝EA，如果rA＝0或rA＝rD，则指令格式无效。
（15）lwzux rD，rA，rB ；EA＝（rA）＋（rB），从EA处读取4个字节的数，并加载到rD。rA＝EA，如果rA＝0或rA＝rD，则指令格式无效。
（16）lwzx rD，rA，rB ；EA＝（rA|0）＋（rB），从EA处读取4个字节的数，并加载到rD。
整数多字存储/加载指令
表3 整数多字存储/加载指令
|
名称 |
助记符 |
语法格式 |
|
多字加载 |
lmw |
rD，d（rA） |
|
多字存储 |
stmw |
rS，d（rA） |
（1） lmw rD，d（rA） ；EA＝rA＋d。以EA起始的n个连续的字加载到通用寄存器GPRs rD到r31处，n＝32－rD。EA必须为4的倍数，如果rA＝0，则指令格式无效。指令执行时间长。
（2） stmw rS，d（rA） ；EA＝rA＋d。把通用寄存器从GPRs rS到GPRs r31，存储到以EA起始的n个连续的字存储器，EA必须是4的倍数。指令执行时间长。
转移指令
表4 分支控制指令
|
名称 |
助记符 |
语法格式 |
|
无条件转移 |
b( ba bl bla) |
target_addr |
|
条件转移 |
bc( bca bcl bcla) |
BO,BI,target_addr |
|
条件转移（转移目标地址由LR指出） |
bclr(bclrl) |
BO,BI |
|
条件转移（转移目标地址由CTR指出） |
bcctr(bcctrl) |
BO,BI |
（1） 无条件转移指令bx（b ba bl bla）
指令的编码格式：
指令的语法格式：
b target_addr（AA=0 LK=0）
ba target_addr（AA=1 LK=0）
bl target_addr（AA=0 LK=1）
bla target_addr（AA=1 LK=1）
如果AA＝0，则转移目标地址为LI||0b00的值经符号位扩展后加上指令地址。
如果AA＝1，则转移目标地址为LI||0b00的值经符号扩展后的值。
如果LK＝1，则转移指令下一条指令的有效地址存放到连接寄存器。
