ARMv8 A64 汇编中的立即值范围

Question

我的理解是ARMv8 A64汇编中的立即参数可以是12位长。如果是这样，为什么这行汇编代码：

AND X12, X10, 0xFEF

产生此错误（使用 gcc 编译时）

Error:  immediate out of range at operand 3 -- `AND X12, X10, 0xFEF'

有趣的是，这行汇编代码编译得很好：

ADD X12, X10, 0xFEF

我正在使用 aarch64-linux-gnu-gcc (Linaro GCC 2014.11) 4.9.3（预发行版）

Answer 1

与A32的"flexible second operand"不同，A64中没有通用的立即数格式。对于立即操作数数据处理指令（忽略像移位这样无聊和直接的指令），

算术指令（add{s}、sub{s}、cmp、cmn）采用 12 位无符号立即数和可选的 12 位左移。
移动指令（movz、movn、movk）将一个 16 位立即数选择性地移位到寄存器中任何 16 位对齐的位置。
地址计算（adr、adrp）采用 21 位有符号立即数，尽管没有直接指定它的实际语法 - 为此，您必须求助于汇编程序表达式生成适当 "label".
逻辑指令（and{s}、orr、eor、tst）需要一个"bitmask immediate"，我什至不确定我是否可以解释, 所以我只引用 the mind-bogglingly complicated definition:

Such an immediate is a 32-bit or 64-bit pattern viewed as a vector of identical elements of size e = 2, 4, 8, 16, 32, or 64 bits. Each element contains the same sub-pattern: a single run of 1 to e-1 non-zero bits, rotated by 0 to e-1 bits. This mechanism can generate 5,334 unique 64-bit patterns (as 2,667 pairs of pattern and their bitwise inverse).

Answer 2

这里有一段代码可以按照 Notlikethat 的回答中引用的机制转储所有合法的位掩码立即数。希望它有助于理解生成位掩码立即数的规则是如何工作的。

    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>

    // Dumps all legal bitmask immediates for ARM64
    // Total number of unique 64-bit patterns: 
    //   1*2 + 3*4 + 7*8 + 15*16 + 31*32 + 63*64 = 5334

    const char *uint64_to_binary(uint64_t x) {
      static char b[65];
      unsigned i;
      for (i = 0; i < 64; i++, x <<= 1)
        b[i] = (0x8000000000000000ULL & x)? '1' : '0';
      b[64] = '[=10=]';
      return b;
    }

    int main() {
      uint64_t result;
      unsigned size, length, rotation, e;
      for (size = 2; size <= 64; size *= 2)
        for (length = 1; length < size; ++length) {
          result = 0xffffffffffffffffULL >> (64 - length);
          for (e = size; e < 64; e *= 2)
            result |= result << e;
          for (rotation = 0; rotation < size; ++rotation) {
            printf("0x%016llx %s (size=%u, length=%u, rotation=%u)\n",
                (unsigned long long)result, uint64_to_binary(result),
                size, length, rotation);
            result = (result >> 63) | (result << 1);
          }
        }
      return 0;
    }

Answer 3

位掩码立即数的另一种解释，现在是早上，我终于理解了“令人难以置信的复杂”定义。（参见 Notlikethat 的回答。）也许有些人更容易理解。

就是X>0个连续的0跟Y>0个连续的1，其中X+Y是2的幂，重复填满整个参数然后任意旋转。

另请注意，其他立即数格式的可选移位是精确位数，而不是“最多”。也就是说，16 位立即数可以 exactly 移动 0、16、32 或 48 位，而 12 位立即数 only 移动 0或 12 位。

ARMv8 A64 汇编中的立即值范围

Range of immediate values in ARMv8 A64 assembly

assembly

arm64

gnu-assembler

immediate-operand