ARM: Perché devo premere/inserire due registri nelle chiamate di funzione?

Question

Capisco che ho bisogno di spingere il registro di collegamento all'inizio di una chiamata di funzione, e inserire quel valore nel Program Couter prima di tornare, in modo che l'esecuzione possa portarne uno da dove era prima della chiamata di funzione.

Quello che non capisco è perché la maggior parte delle persone lo fa aggiungendo un registro extra al push/pop. Per esempio:

push {ip, lr} 
... 
pop {ip, pc} 

Per esempio, ecco un mondo Ciao a ARM, forniti dal official ARM blog:

.syntax unified 

    @ -------------------------------- 
    .global main 
main: 
    @ Stack the return address (lr) in addition to a dummy register (ip) to 
    @ keep the stack 8-byte aligned. 
    push {ip, lr} 

    @ Load the argument and perform the call. This is like 'printf("...")' in C. 
    ldr  r0, =message 
    bl  printf 

    @ Exit from 'main'. This is like 'return 0' in C. 
    mov  r0, #0  @ Return 0. 
    @ Pop the dummy ip to reverse our alignment fix, and pop the original lr 
    @ value directly into pc — the Program Counter — to return. 
    pop  {ip, pc} 

    @ -------------------------------- 
    @ Data for the printf calls. The GNU assembler's ".asciz" directive 
    @ automatically adds a NULL character termination. 
message: 
    .asciz "Hello, world.\n" 

Domanda 1: qual è la ragione per "registro fittizio" il come lo chiamano ? Perché non spingere semplicemente {lr} e pop {pc}? Dicono che è per mantenere allineato lo stack di 8 byte, ma non è allineato lo stack di 4 byte?

Domanda 2: ciò che registro è "ip" (vale a dire, R7 o cosa?)

Answer 1

qual è il motivo di "registro fittizio" il come lo chiamano? Perché non spingere semplicemente {lr} e pop {pc}? Dicono che è per mantenere allineato lo stack di 8 byte, ma non è allineato lo stack di 4 byte?

Lo stack richiede solo l'allineamento a 4 byte; ma se il bus dati ha una larghezza di 64 bit (come in molti ARM moderni), è più efficiente mantenerlo su un allineamento di 8 byte. Quindi, ad esempio, se si chiama una funzione per cui lo ha bisogno di per impilare due registri, è possibile farlo in una singola scrittura a 64 bit anziché in due scritture a 32 bit.

AGGIORNAMENTO: Apparentemente non è solo per l'efficienza; è un requisito dello standard di chiamata della procedura ufficiale, come indicato nei commenti.

Se si stanno cercando vecchi ARM a 32 bit, il registro sovrapposto in più potrebbe ridurre leggermente le prestazioni.

ciò che registro è "ip" (vale a dire, R7 o cosa?)

r12. Vedere, ad esempio, here per l'insieme completo di alias di registro utilizzati dallo standard di chiamata della procedura.

Answer 2

Dal momento che si desidera memorizzare e recuperare dopo aver eseguito la funzione. Sulla funzione entrence salva i registri ip e lr (denominato prolog). Dopo aver terminato la funzione che assegna entrambi (epilog):

pc <- lr 

ip <- old_ip 

EDIT

Register r12 è indicato anche come IP, ed è usato come un intra-procedura registro graffio chiamata vedi also.

La convenzione è che la funzione callee può cambiare ip,r0-r3 quindi è necessario ripristinarli dependes sul calling convention

EDIT2: Why we might want the stack to be 8 aligned on ARM

Se la pila non è di otto byte allineato l'uso di LDRD e STRD (load and store doubleword) potrebbe causare un errore di allineamento, a seconda della destinazione e della configurazione utilizzato.

Nota that we have the same issue on X86, e Mac OS we have 16 bytes alignment

Answer 3

L'allineamento a 8 byte è un requisito per l'interoperabilità tra oggetti conformi a AAPCS.

braccio ha una nota di consulenza su questo argomento:

ABI for the ARM® Architecture Advisory Note – SP must be 8-byte aligned on entry to AAPCS-conforming functions

articolo cita due ragioni per usare 8 byte allineamento

• errore di allineamento o di un comportamento imprevedibile. (Motivi correlati all'hardware/all'architettura - LDRD/STRD potrebbero causare un errore di allineamento o mostrare un comportamento INDIPENDIBILE su architetture diverse da ARMv7)

• Errore dell'applicazione. (Compiler - differenze Runtime assunzione, danno va_start e va_arg come esempio)

Naturalmente questo è tutto interfacce pubbliche, se si stanno facendo un eseguibile statico, senza ulteriore collegamento è possibile allineare pila a 4 byte .