2024.12.2-2024.12.8 学习内容
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对于Arm指令集中的内容进行介绍。主要介绍Arm指令集中的向量指令集，特别是与访存有关的部分。同时对代码支持向量访存部分进行了分析。
1、 Arm指令集
asmjit库支持完备的Arm指令集，包括基础指令集与SIMD扩展。完整的指令可以参考官方文档。目前我们的系统支持大部分的基础指令，所以这里主要关注向量指令特别是访存指令。
1.1 SIMD指令和浮点指令
节选了部分指令，特别是涉及内存操作的模块。在asmjit库中，所有涉及mem的指令有且仅有如下所列的14+11条指令。
| 序号 | 指令名称 | 操作数类型 | 指令语义 |
|---|---|---|---|
| 1 | abs | (const Vec& o0, const Vec& o1) | |
| 2 | add | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 3 | addhn | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 4 | addhn2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 5 | addp | (const Vec& o0, const Vec& o1) | |
| 6 | addp | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 7 | addv | (const Vec& o0, const Vec& o1) | |
| 8 | and_ | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 9 | bic | (const Vec& o0, const Imm& o1) | |
| 10 | bic | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 11 | bic | (const Vec& o0, const Imm& o1, const Imm& o2) | |
| 12 | bif | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 13 | bit | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| 14 | bsl | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) | |
| … | … | … | … |
| 137 | ld1 | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| 138 | ld1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 139 | ld1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| 140 | ld1r | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| 141 | ld2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 142 | ld2r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 143 | ld3 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| 144 | ld3r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| 145 | ld4 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| 146 | ld4r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| 147 | ldnp | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 148 | ldp | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 149 | ldr | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| 150 | ldur | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| … | … | … | … |
| 262 | st1 | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| 263 | st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 264 | st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| 265 | st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| 266 | st2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 267 | st3 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| 268 | st4 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| 269 | stnp | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 270 | stp | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| 271 | str | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| 272 | stur | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| … | … | … | … |
| 356 | zip2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2) |
1.2 寻址方式总结
节选了部分常见寻址方式，列表如下。
see：官方文档
| 寻址方式 | 操作数 | 计算模式 | 副作用 |
|---|---|---|---|
| 寄存器间接寻址 | [GP] | GP | |
| 带偏移量的寄存器间接寻址 | [GP, IMM] | GP+IMM | |
| 位移寻址 | [GP1, GP2, LSL IMM] | GP1 + (GP2 « IMM) | |
| 带后续偏移量的寄存器间接寻址 | [GP], IMM | GP | GP = GP + IMM |
| 带前置偏移量的寄存器间接寻址 | [GP, IMM]! | GP+IMM | GP = GP + IMM |
| 寄存器后更新寻址 | [GP1], GP2 | GP1 | GP1 = GP1 + GP2 |
2、代码确认
2.1部分向量指令的语法支持
部分涉及访存的向量指令还没有支持。在上述的指令列表中，如ldnp、ldp同时可以完成常量与向量的访存，故进行了支持，但是部分指令，如ld1~ld4，由于仅仅在SIMD中使用，目前在语法分析暂时没有支持（但是后续的parser等阶段有支持）。
还没支持的指令列表如下。
| ld1 | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
|---|---|---|
| ld1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| ld1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| ld1r | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| ld2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| ld2r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| ld3 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| ld3r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| ld4 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| ld4r | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| st1 | (const Vec& o0, const Mem& o1) | |
| st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| st1 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) | |
| st2 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Mem& o2) | |
| st3 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Mem& o3) | |
| st4 | (const Vec& o0, const Vec& o1, const Vec& o2, const Vec& o3, const Mem& o4) |
2.2 向量寄存器的语法分析
在向量寄存器相关的寻址中，向量寄存器可能由大括号包裹起来，但是编写的antlr语法规则暂不支持这种指令中的向量寄存器格式。
ld1 {v0.4s}, [x0]
如果直接添加语法规则：
fragment REGISTER_VEC
: REG_VEC_NAME ('.' REG_VEC_REINTERPRET)?
| REG_VEC_NAME '.' REG_VEC_REINTERPRET REG_VEC_ACCESS
| '{'? REG_VEC_NAME ('.' REG_VEC_REINTERPRET)? '}'? ;//添加此规则
则会导致语义分析阶段，无法识别“{v0”为一个合法寄存器。
2.3 向量访存指令的单条指令解析
在调用ProgramReader::enterInstruction()方法解析单条向量访存指令时，会出现got_only_type变量为flase，导致parse失败的情况。目前看来，原因是因为类似ld1的指令，暂时无法被匹配到合适的InstType。具体到代码中，也就是legal_inst_type_multimap中找不到符合条件的InstId→InstType的映射。