こばやしてつじ
こばやしてつゆき
@testu_koba
ARM 64bit
- 仕様書みて、拾ってって、興味のあるところを淡々と紹介してく
- QEMUでaarch64試してみよう
そのアーキテクチャ
の3ページめ
ARM命令SUM命令は動く
ARM命令Thumb命令は動く
2つの命令セットがあって切り替えて使うことが出来る。
過去の命令セットアーキテクチャの上位互換である、という説明。
インストラクションセット(命令セット)はA64
ARM64は正式名ではない
arch/arm64
arch/aarch64が最初のカーネルパッチで名前がださいからarm64に変わった「今ならまだ間に合う！」
4 levels
Typical usage
- EL0 User application
- EL1 kernel of os
- EL2 hypervisor (v8から)
- secure monitir
アドレス空間の切り替え
レジスタってどうなってるの
R0-R30 64bitの長さの汎用レジスタが、ある
Wn lower 32bit(32ビット演算用) Xn 64bit
- (なんで31個しかないの)
- 32個めのレジスタは汎用レジスタではない
SP or 0レジスタ
スタックポインタとかが汎用レジスタとは別扱い
JUMP命令 SWITCH文などトリッキーな書き方が出来る
これはいままでの話。できなくなった。
プログラムカウンタを計算の出力先としては使えない(アグレッシブモードとかあるんで使うぶんには困らない)
プログラムカウンタを計算の出力先としては使えない(PC relativeのアドレッシングモードとかあるんで使うぶんには困らない)
素直な体系
V0-V31
128bitのレジスタ(浮動小数点用のレジスタ)
Scalar(Bn,Hn,Sn,Dn,Qn) Vector(Vn.8B, Vn.16B)
x86と同等の計算精度となった
addressing model
仮想アドレス空間は64bit
物理アドレス空間と仮想アドレス空間の違いとその基礎知識 : Web Memo.SE
tagはソフトで自由に使える
動的型付け言語のように、型をアドレスの一部に書き込んでおく
68000みたいな使い方で、マスクするより早い運用が可能であったけど、 所詮は24bitだったので…
使えるからってジャカジャカ使ってると互換性を損なう
8bit tag + 56bit virtual addressの組み合わせ。これが枯渇するのはまだまだ先ではないかと
Calling Standard
- R30 = LR
R29 = FP
R0-R7 はInteger or pointer
- V0-V7 はFloat
レジスタは壊れる IP0(R16), IP1(R17)はリンカが生成するコードがアドレス計算に使うので、関数呼び出しのときに壊れる
A64命令セット
いろいろ研究が進んでおり、建て増し的なアーキテクチャからの脱却が進められている
そんなに不便はない
面倒なところはすっぱり忘れた命令セットになった
汎用レジスタのロードがなくなった(LDP/STPは例外)
汎用レジスタを一度に複数個ロードする命令がなくなった(LDP/STPは2つレジスタを指定できる)
YIELD instruction
NOP命令で、大して重要じゃない奴
同じ状態だと、x86では苦し紛れに次のアドレスへジャンプとかやるらしいけど、ARM64は命令が存在する
サンプル
(コードを書く→アセンブル→逆アセンブル)
#include <stdio.h> int main() { int i; for (i = 5; i >= 0; i--) { printf("count down: %d\n", i); } return 0; }
逆アセ結果は64bit
stpでスタックに退避してる
浮動小数点比較
Thumb2だと一旦コピーしないといけない
Thumb2だとFPUのフラグを一旦コピーしないといけない
A64だと直接比較ができる
maxとかminとかド直球の命令は存在するけど、実用には至っていない
Cache control
Application level cache instructions
Data cache
- DC VAU
- DC CVAC
- DC CIVAC
Instruction Cache
書いたときにはデータとして扱われている
データキャッシュをメモリに吐き出し、もう一度読み込む
今まではシステムコールが存在して、カーネルがそれをやっていた。
V8からはデータキャッシュ、命令キャッシュを直接ごにょごにょできる命令が出来た。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0%E3%82%B3%E3%83%BC%E3%83%AB:titile
命令をロードしたり生成したりする
Preloading cache
予めキャッシュにロードしとけよ
何が起こるかはSOCの実装定義を見るべし
Non-temporal load/store
LDNP/STNP
メモリの最適化、チューニング
Aarch32
- Upper compatible with ARMv7
aarch64で削除されたモードがある
Jazelle(Javaを書くときに猛威をふるったやつ), ThumbEE(Jazelleの代わり)
Qemuがサポートしないし、誰も使わなかったので削除された
Qemuで動かしてみよう
Qemuは aarch64 user modeが使える
なので、Ubuntu 14.04以降だとapt-getでごにょごにょできる。
(gdbとかは自分でコンパイルしないといけないけど手順は楽)
